随机分数阶非线性Schr(?)dinger方程保结构数值算法研究

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随机微分方程是学界研究的一大热点,能够更准确地描述随机复杂系统的演化规律,而在针对随机微分方程的研究中,为随机微分方程构造和分析数值算法占据了核心地位.分数阶微分方程理论也在近期引起学界的大量关注,克服了整数阶微分方程在描述在物理、生物、控制等多个领域产生了广泛应用.非线性Schr(?)dinger方程是量子力学领域最经典的一类方程,在流体力学、种群动力学中也经常应用于构建模型,而随机分数阶非线性Schr(?)dinger方程作为一类重要的方程,描述了开放非局部量子系统的演化.本文研究了 Stratonovich意义下的乘性噪声驱动的随机分数阶非线性Schr(?)dinger方程的保结构算法,主要内容如下:·证明了随机分数阶非线性Schr(?)dinger方程的解保持质量守恒律和广义随机多辛守恒律,为其构造了一类保质量和广义随机多辛结构的全隐方法.理论和数值实验表明,该广义多辛方法可以在精确求解方程的同时保持这两个守恒量.·基于Fourier拟谱方法,针对随机分数阶非线性Schr(?)dinger方程构造了一类显式保质量分裂格式,该格式具有很高的计算效率和向多维问题推广的便利性,理论分析和数值实验吻合,验证了该方法的高效性、精确性和保结构特性.·利用不变能量二次化技术,对经典非线性Schr(?)dinger方程构造了一类具有高收敛阶和保全局质量与能量的对角隐式Runge-Kutta方法,理论分析和数值实验表明该算法可以精确高效求解非线性Schr(?)dinger方程,并具备优良的保结构性质.
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