分数阶Schr?dinger方程的两类保守数值方法

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaominjie88
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
众所周知,分数阶微分方程的研究涵盖了许多领域,如物理、生物和工程等,Schr?dinger方程在Bose-Einstein凝聚、等离子体、非线性光学、流体动力学等领域中也有着重要的应用。分数阶Schr?dinger方程的解具有能量守恒、质量守恒和多辛结构等重要的几何结构,因此,在构造数值方法求解它的过程中,应该尽可能地保持这些几何结构。然而,对整数阶Schr?dinger方程保守数值方法已取得了丰富的研究成果,但对分数阶Schr?dinger方程保守数值方法现已取得的研究成果较少。因此,如何将整数阶Schr?dinger方程的保守数值方法推广到分数阶情形,进而构造出行之有效的保守数值方法高效精确求解分数阶Schr?dinger方程是值得深入研究的课题。本文即以此问题展开研究,具体研究内容如下:第一章,简要介绍分数阶微分方程的研究历程、分数阶Schr?dinger方程数值方法的研究现状以及本文要用到的一些预备知识。第二章,对一类带有波算子的分数阶Schr?dinger方程,分别采用Crank-Nicolsin Fourier Galerkin方法和Crank-Nicolson Fourier配置法进行离散,并详细研究所构造的数值方法保持原系统质量守恒和能量守恒的能力,同时对所构造的保守数值方法的收敛性进行详细的理论分析,并利用数值实验说明本章的理论结果的有效性。第三章,通过分离一类分数阶Schr?dinger方程的实部与虚部,将其写成等价的无穷维Hamilton偏微分方程。利用Fourier谱方法对原方程的空间变量进行离散,并将半离散格式写成等价的有限维Hamilton系统,对该有限维Hamilton系统时间变量利用Crank-Nicolson方法或平均向量场方法进行离散,进而得到全离散数值方法,并对所构造的数值方法保持原系统质量守恒、能量守恒以及收敛性进行详尽的理论分析,最后通过数值算例说明了理论结果的正确性。
其他文献
光频标被视作下一代时间频率标准。从精度来看,光学频率标准比微波频率标准要高3-5个量级,这就意味着光频标相对微波频标有着更高的时间频率稳定性。汞离子光频标是国际上最
随着我国国民经济的迅速发展,人民的生活水平和物质需求不断提高,消费者对门窗的需求逐渐由传统门窗向高档的欧式门窗转变,欧式门窗行业发展迅速,从而也推动了欧式门窗加工设
为了实现经济发展模式的转变与供给侧结构性改革,我国政府大力支持光伏产业的发展,采用各种补贴手段推动光伏产业的建设。在政府的大力支持下,我国光伏产业确实取得了迅猛的
自1998年我国实施改革住房制度开始,我国的房地产在整个宏观经济中起到的作用越来越关键,但是由于房地产行业的快速崛起慢慢地与实际中的实体经济的联系与支撑发生断层。于是
随机反应扩散系统在物理学,生物学以及化学等领域具有广泛应用。系统结构发生突然变化时,一个连续时间的马氏链可以描述运作模态的切换过程。很多时候,时滞现象难以避免,系统
近年来,由于镁合金具有优良的机械力学性能和生物降解性引起了研究者的广泛关注,成为医用植入物材料的主流选择。然而,镁合金腐蚀电位较低,容易腐蚀,尤其是在含氯离子的体液
本文通过运用标杆瞄准评估法和企业战略思想等管理分析方法,结合集成产品开发(IPD)的管理思想,对GDZX农科公司现存新产品开发流程进行系统的调查研究分析。GDZX农科公司新产
发展和推广电动汽车是解决我国能源和环境问题的一个可行策略。我国电动汽车市场在政府的大力扶持下发展迅猛。但自2013年起,我国政府开始对电动汽车实施逐渐退坡的购车补贴
随着互联网广告的发展,一个值得研究的问题是消费者在决定购买商品的过程中,消费者在不同网站转换的成本非常低,往往会看到不同互联网平台展示的广告。这一问题会使得广告投
核能作为一种能够替代化石能源的新型清洁能源,受到了世界各国的广泛关注。因此,大力发展核能已成为能够解决世界能源缺乏危机的最强有力的手段。但是,在核反应堆运行期间,核