We derive and analyze the alternating direction explicit (ADE) method for time evolution equations with the time-dependent Dirichlet boundary condition and with the zero Neumann boundary condition. The original ADE method is an additive operator splitting (AOS) method, which has been developed for treating a wide range of linear and nonlinear time evolution equations with the zero Dirichlet boundary condition. For linear equations, it has been shown to achieve the second order accuracy in time yet is unconditionally stable for an arbitrary time step size. For the boundary conditions considered in this work, we carefully construct the updating formula at grid points near the boundary of the computational domain and show that these formulas maintain the desired accuracy and the property of unconditional stability. We also construct numerical methods based on the ADE scheme for two classes of fractional differential equations. We will give numerical examples to demonstrate the simplicity and the computational efficiency of the method.


翻译:我们得出和分析时间演变方程式的交替方向清晰(ADE)方法,该方法与时间依赖的迪里赫莱特边界条件和零内纽曼边界条件相关。最初的ADE方法是一种添加操作器分解法(AOS)方法,是用来处理一系列广泛的线性和非线性时间演变方程式,与零迪里赫莱特边界条件相关。对于线性方程式,已经显示在时间演变中达到第二顺序的准确性,但对于任意的时间步骤大小而言,它无条件稳定。对于这项工作中考虑的边界条件,我们仔细在计算域边界附近的网格点构建更新公式,并表明这些公式保持了预期的准确性和无条件稳定的特性。我们还根据ADE方案为两种分数式方程式设计了数字方法。我们将提供数字示例,以证明该方法的简单性和计算效率。

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