非线性四阶薛定谔方程的高阶保能量方法

利用四阶平均向量场方法和拟谱方法构造非线性四阶薛定谔方程的高阶保能量格式,并用构造的高阶保能量格式数值模拟方程孤立波的演化行为.结果表明:新的格式具有很好的稳定性,可以很好地模拟孤立波的演化行为,同时,保持了方程的离散能量守恒特性.     

三耦合薛定谔方程组的高阶保能量方法

三耦合薛定谔方程组具有能量守恒特性.本文利用高阶平均向量场方法构造了三耦合薛定谔方程组的高阶保能量格式,并数值模拟方程组在不同参数下孤立波的行为,并分析了格式的保能量守恒特性.数值结果表明,高阶保能量方法能很好的模拟孤立波的演化行为,并能精确地保持方程组的离散能量守恒特性.     

非线性"good"Boussinesq方程的多辛Fourier拟谱格式

在空间方向用Fourier拟谱方法离散非线性“good”Boussinesq方程,然后在时间方向用中点辛格式对半离散方程进行数值求解,得到了非线性“good”Boussinesq方程的多辛Fourier拟谱格式.数值实验能很好地模拟原孤立波的运动,验证了所构造格式的有效性与长时间的数值稳定性.     

三耦合薛定谔方程组的离散线积分方法

三耦合薛定谔方程组具有能量守恒特性,用保能量算法数值模拟三耦合薛定谔方程组孤立波的演化行为具有重要意义.将三耦合薛定谔方程组转化成典则哈密尔顿系统,利用Boole离散线积分方法进行数值求解,得到三耦合薛定谔方程的一个新的保能量格式.利用新格式数值模拟方程组在不同参数下孤立波的行为.数值结果表明离散线积分方法可以很好模拟方程组孤立波的行为和保方程的能量守恒.     

Dirac方程的紧致分裂多辛格式

把非线性 Dirac 方程分裂成线性和非线性子问题,这些子问题都具有辛或者多辛结构,可以构造它们的辛格式。对于非线性问题,利用点点守恒律可以精确求解。至于线性问题,在空间方向用高阶紧致格式离散,在时间方向用辛欧拉法进一步离散,此格式半显式的。与传统的多辛格式相比,这种格式有计算效率高、计算时间少等优点。     

"Good" Boussinesq方程的多辛Fourier拟谱算法

对满足周期边界条件的非线性“good”Boussinesq方程作正则变换,得到它的一个多辛方程组及其守恒律.在空间方向用Fourier拟谱方法离散此方程组,然后在时间方向用中点辛格式对半离散方程进行数值求解,得到了非线性“good”Boussinesq方程的多辛Fourier拟谱格式,同时也得到格式的半离散及全离散多辛守恒律.数值实验能很好地模拟原孤立波的运动,验证了所构造格式的有效性与长时间的数值稳定性.     

高阶平均向量场方法在Allen-Cahn方程中的应用

Allen-Cahn方程是材料科学中描述流体动力学问题和反应扩散问题中的一类重要方程。Allen-Cahn方程的能量具有散逸性,即能量会随着时间的增长会逐渐降低。在数值模拟中,设计精确地保持Allen-Cahn方程能量散逸性的格式对模拟方程的演化具有显著的优点。目前,保Allen-Cahn方程能量散逸性的数值格式都是低阶的。最近有人构造了保持常微分方程能量散逸特性的高阶平均向量场方法,是一种有效的离散梯度法。国内外还少有人把保能量散逸性的高阶离散梯度方法应用于能量散逸性的偏微分方程。利用高阶离散梯度方法构造了Allen-Cahn方程的高阶格式。新的高阶格式能很好地长时间模拟Allen-Cahn方程数值解的演化,并长时间保持Allen-Cahn方程的内在特性。     

Schroedinger方程的高精度辛格式

提出由第三类生成函数法构造Schroedinger方程iδu/δt=δ^2u/δx^2的高精度辛格式．首先给出它的典则Hamilton方程组；然后成功地克服了本质上是困难的高阶变分导数的计算．并利用第三类生成函数法得到在时间方向具有任意阶精度的半离散方程．进而得到原始方程相关的修正方程的离散形式．最后得到各种精度的辛格式．数值结果表明该格式是有效的．     

高阶平均向量场方法在 Allen-Cahn 方程中的应用

Allen-Cahn方程是材料科学中描述流体动力学问题和反应扩散问题中的一类重要方程。Allen-Cahn方程的能量具有散逸性,即能量会随着时间的增长会逐渐降低。在数值模拟中,设计精确地保持Allen-Cahn 方程能量散逸性的格式对模拟方程的演化具有显著的优点。目前,保 Allen-Cahn 方程能量散逸性的数值格式都是低阶的。最近有人构造了保持常微分方程能量散逸特性的高阶平均向量场方法,是一种有效的离散梯度法。国内外还少有人把保能量散逸性的高阶离散梯度方法应用于能量散逸性的偏微分方程。在这里,我们利用高阶离散梯度方法构造了 Allen-Cahn方程的高阶格式。新的高阶格式能很好地长时间模拟 Allen-Cahn 方程数值解的演化,很好地长时间保持了 Allen-Cahn 方程的内在特性。
     

非线性"Good"Boussinesq方程的显式多辛格式

对非线性"Good" Boussinesq方程的一个多辛方程组进行数值离散,导出方程的离散多辛守恒律,得到一个与此数值离散方法等价的,新的7点显式多辛格式.通过孤立波的数值模拟试验表明,所构造格式既能很好地模拟单孤立波运动的波形,又能很好地模拟双孤立波的碰撞过程,可有效地模拟原孤立波的时间演化,具有长时间的数值稳定性.     

带五次项的非线性Schrodinger方程的一个紧致差分格式

对带五次项的非线性Schrodinger方程提出了一个紧致差分格式,使格式的收敛阶达到 O（τ2＋ h4）。运用能量的方法证明了离散的守恒律,并证明了差分格式的稳定性与收敛性。数值实验结果验证了理论的证明。     

复修正KdV方程的高阶保能量方法

利用4阶平均向量场方法和拟谱方法构造了复修正KdV方程的高阶保能量平均向量场格式,并利用构造的高阶保能量格式数值模拟了方程孤立波的演化行为.数值结果表明:构造的4阶格式具有好的稳定性,可以很好地模拟孤立波的演化行为,并且精确保持方程的能量守恒特性.     

一类对流扩散方程的高精度数值解法

本文针对对流扩散方程,建立了一个在空间和时间方向上分别具有四阶和二阶精度的有限差分格式,为了证明解的存在唯一性,建立了一个单调迭代算法,该算法也给出了一个求解算法。     

分数阶Klein-Gordon-Schrödinger方程的保能量方法

该文先将分数阶Klein-Gordon-Schrödinger方程转化成辛结构的哈密尔顿系统,利用傅里叶拟谱方法对Riesz空间分数阶导数进行近似离散,得到分数阶Klein-Gordon-Schrödinger方程有限维哈密尔顿系统; 再利用2阶平均向量场方法对有限维哈密尔顿系统离散,得到分数阶Klein-Gordon-Schrödinger方程新的保能量格式; 最后利用新的保能量格式数值模拟方程孤立波的演化行为,并分析新格式的保能量守恒特性.     

阻尼非线性Schrdinger方程的数值研究及其在光孤立子通信中的应用

本文用Petrov-Galerkin有限元法构造了求解阻尼非线性Schr(?)dinger方程初值问题高精度的通用数值格式。使用此格式,先在无阻尼的情况下数值求解了单个和多个、一阶和高阶孤立子的传播及相互作用问题。所得数值解与分析解高度吻合,从而考验了本方法的精度和稳定性。然后加上阻尼项,得到阻尼使一阶和高阶孤立子在传播和相互作用中振幅衰减和周期延长的具体规律,从而为光孤立子通信总体方案设计和参数选择提供了一个有效的数值实验手段。     

非线性Schrodinger方程的Fourier谱逼近

针对带有周期边值条件的非线性Schrodinger方程提出了保持能量守恒的半离散和全离散Fourier谱逼近格式,讨论了全离散格式解的存在惟一性条件,并分别进行了误差估计。由于采用全离散逼近格式得出的离散方程对每个时间步是非线性代数方程,本文对它采用预估-校正算法求解,并用数值试验证实了该逼近格式与算法的有效性和可行性。     

复修正KdV方程的多辛整体保能量方法

基于二阶平均向量场方法和拟谱方法, 构造了具有多辛结构的复修正KdV方程新的数值格式,证明了该格式能保方程离散的整体能量守恒特性,并利用该格式在不同初始条件下数值模拟复修正KdV方程孤立波的演化行为及分析格式的保能量守恒特性. 数值实验表明:新的数值格式具有精确保持离散整体能量守恒的性质.