A space-time spectral order sinc-collocation method for the fourth-order nonlocal heat model arising in viscoelasticity

Sinc函数 搭配(遥感) 奇点 搭配法 离散化 数学 应用数学 引力奇点 数值分析 偏微分方程 空格(标点符号) 指数函数 数学分析 微分方程 常微分方程 计算机科学 操作系统 机器学习
作者
Xuehua Yang,Lijiao Wu,Haixiang Zhang
出处
期刊:Applied Mathematics and Computation [Elsevier]
卷期号:457: 128192-128192 被引量:83
标识
DOI:10.1016/j.amc.2023.128192
摘要

The purpose of this paper is to investigate a space-time Sinc-collocation method for solving the fourth-order nonlocal heat model arising in viscoelasticity, which is a class of partial integro-differential equations (PIDEs) whose solution typically exhibits the weak singularities at the initial time. Most of existing approximate methods for solving such kind PIDEs are unbalanced, since most work have used a low order scheme for integrating the temporal variable and a high order numerical framework for discretization of space variables. The current paper contributes to a space-time spectral-order Sinc-collocation method which is balanced in both time and space variables. In order to deal with the initial singularity of solution in the time direction, the Sinc-collocation method with single exponential (SE) transformation is used for the first time, which is an effective method to deal with the singularity of the equation. Also, we fully analyse the error bounds of the method which show the exponential convergence rate in space and time. Meanwhile, we consider several test problems for examining the suggested scheme. The experiment results highlight a good precision of the new Sinc-colloction method and the correctness of the theoretical prediction for this kind nonlocal heat problems.

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