摘要本文致力于提出并分析一个求解耗散Schrödinger方程的线性化紧致差分格式.通过引入一个新的变量来消除耗散项,原方程可化为一个保持总质量和总能量的守恒系统.本文继而对这个守恒系统提出了一个高效的紧致差分格式,并证明该格式在离散意义下保持总质量和总能量守恒.运用不动点定理和标准的能量方法,新格式被证明是唯一可解的.不同于经典的基于数值解先验估计的分析方法,本文引进数学归纳法并结合H1估计,在对网格比没有任何要求的前提下建立了格式在最大模意义下的最优误差估计.格式的收敛阶在空间和时间两个方向分别为4阶和2阶.数值结果验证了理论分析的正确性,并展示了新格式较已有格式的优越性. | 引用本文: | 王廷春, 王国栋, 张雯, 何宁霞. 求解耗散Schrödinger方程的一个无条件收敛的线性化紧致差分格式[J]. 应用数学学报, 2017, 40(1): 1-15. WANG Tingchun, WANG Guodong, ZHANG Wen, HE Ningxia. Difference Scheme for the Nonlinear Schrödinger Equation with a Dissipative Term. Acta Mathematicae Applicatae Sinica, 2017, 40(1): 1-15. | | | | 链接本文: | http://123.57.41.99/jweb_yysxxb/CN/或 http://123.57.41.99/jweb_yysxxb/CN/Y2017/V40/I1/1 |
[1] | Agrawall G P. Nonlinear Fiber Optics (3rd ed). New York:Academic Press, 2001 | [2] | Antoine X, Bao W. Christophe Besse, Computational methods for the dynamics of the nonlinear Schröoinger/Gross-pitaevskii equations. Comput. Phys. Comm., 2013, 184:2621-2633 | [3] | Bao W, Cai Y. Mathematical theorey and numerical methods for Bose-Einstein condensation. Kinet. Relat. Mod., 2013, 6:1-135 | [4] | Bao W, Jaksch D. An explicit unconditionally stable numerical method for solving damped nonlinear Schrödinger equations with a focusing nonlinearity. SIAM J. Numer. Anal., 2003, 41:1406-1426 | [5] | Browder F E. Existence and uniqueness theorems for solutions of nonlinear boundary value problems. In:Application of Nonlinear Partial Differential Equations. Proceedings of symposia in Applied Mathematics (Edited by R.Finn), AMS, Providence, 1965, 17:24-49 | [6] | Chang Q, Jia E, Sun W. Difference schemes for solving the generalized nonlinear Schrödinger equation. J. Comput. Phys., 1999, 148:397-415 | [7] | Dai W. An unconditionally stable three-level explicit difference scheme for the Schrödinger equation with a variable coefficient. SIAM. J. Numer. Anal., 1992, 29:174-181 | [8] | Liao H, Shi H, Zhao Y. Numerical study of fourth-order linearized compact schemes for generalized NLS equations. Comput. Phys. Comm., 2014, 185:2240-2249 | [9] | Liao H, Sun Z, Shi H, Wang T. Convergence of compact ADI method for solving linear Schrödinger equations. Numerical Methods for Partial Differential Equations, 2012, 28:1598-1619 | [10] | Wang H. Numerical studies on the split-step finite difference method for nonlinear Schrödinger equations. Sci. Sin. Math., Applied Mathematics and Computation, 2004, 170:17-35 | [11] | 王廷春, 郭柏灵. 一维非线性Schrödinger方程的两个无条件收敛的守恒紧致差分格式. 中国科学:数学, 2011, 41(3):1-27(Wang T, Guo B. Unconditional convergence of two conservative compact difference schemes for nonlinear Schrödinger equation in one dimension. Sci. Sin. Math., 2011, 41:1-27) | [12] | Wang T, Zhao X. Optimal l∞ error estimates of finite difference methods for the coupled Gross-Pitaevskii equations in high dimensions. Science China:Mathematics, 2014, 57(10):2189-2214 | [13] | Wang T. Optimal Point-wise Error Estimate of a Compact Difference Scheme for the Coupled Gross-Pitaevskii Equations in One Dimension. Journal of Scientific Computing, 2014, 59(1):158-186 | [14] | Wang T. Optimal Point-wise Error Estimate of a Compact Difference Scheme for the Coupled Nonlinear Schrödinger Equations. Journal of Computational Mathematics, 2014, 32(1):58-74 | [15] | Wang T, Guo B, Xu Q. Fourth-order compact and energy conservative difference schemes for the nonlinear Sch"odinger equation in two dimensions. Journal of Computational Physics, 2013, 243:382-399 | [16] | Xie S, Li G, Yi S. Compact finite difference schemes with high accuracy for one-dimensional onlinear Schröoinger equation. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 2009, 198:1052-1060 | [17] | Delfour M, Fortin M, Payre G. Finite difference solutions of a nonlinear Schrödinger equation. J. Comput. Phys., 1981, 44:277-288 | [18] | Peranich L S. Finite difference scheme for solving a non-linear schrödinger equation with a linear damping term. J. Comput. Phys., 1987, 68:501-505 | [19] | Dai W, Nassar R. A Finite Difference Scheme for the Generalized Nonlinear Schrödinger Equation with Variable Coefficients. J. Comp. Math., 2000, 18:123-132 | [20] | Zhang R, Yu X, Zhao G. A new finite difference scheme for a dissipative cubic nonlinear Schrödinger equation. Chin. Phys., 2011, 20:030204 | [21] | Fei Z, Pérez-Garcia V M, Vázquez L. Numerical simulation of nonlinear Schrödinger systems:a new conservative scheme. Appl. Math. Comput., 1995, 71:165-177 | [22] | Li S, Vu-Quoc L. Finite difference calculus invariant structure of a class of algorithms for the nonlinear Klein-Gordon equation. SIAM J. Numer. Anal., 1995, 32:1839-1875 | [23] | Samarskii A, Andreev V. Difference methods for elliptic equations. Moscow:Nauka, 1976(in Russian) (萨马尔斯基A, 安德列耶夫V. 椭圆型方程差分方法(译). 北京:科学出版社, 1984) |
[1] | 朱世辉, 张健. 带势非线性Schrödinger方程爆破解的集中性质[J]. 应用数学学报, 2016, 39(6): 938-953. | [2] | 陈娟. 一类非线性Schödinger方程的Jacobi椭圆函数周期解[J]. 应用数学学报(英文版), 2014, 37(4): 656-661. | [3] | 韦玉程, 刘广刚. 一类非线性Schrödinger方程正解的存在性[J]. 应用数学学报(英文版), 2013, 36(6): 1127-1140. | [4] | 赵修文, 李一鸣, 舒级. 一类具非齐次项的非线性Schrödinger 方程驻波的稳定性[J]. 应用数学学报(英文版), 2010, 33(6): 1072-1077. | [5] | 迟晓丽, 向新民. 非线性KdV-Schrödinger方程Fourier谱逼近的大时间性态[J]. 应用数学学报(英文版), 2010, 33(2): 348-362. | [6] | 梁宗旗. 广义混合非线性Schr\"odinger方程的拟谱方法[J]. 应用数学学报(英文版), 2005, 28(4): 598-615. | [7] | 邱曙熙. 平面负位势相关的Schrdinger方程的非负广义解[J]. 应用数学学报(英文版), 2003, 26(1): 176-180. | [8] | 郭柏灵, 邢家省. 具调和振子的非线性Schrodinger方程[J]. 应用数学学报(英文版), 2001, 24(4): 554-560. | [9] | 邱曙熙. 平面负位势相关的Schrodinger方程的广义Picard原理[J]. 应用数学学报(英文版), 2001, 24(3): 416-472. | [10] | 苗长兴. 高阶Schrodinger方程的整体强解[J]. 应用数学学报(英文版), 1996, 19(2): 213-221. |
|
PDF全文下载地址:
http://123.57.41.99/jweb_yysxxb/CN/article/downloadArticleFile.do?attachType=PDF&id=14253
捕食者带有疾病的入侵反应扩散捕食系统的空间斑图李成林云南省红河州蒙自市红河学院数学学院,蒙自661199SpatiotemporalPatternFormationofanInvasion-diffusionPredator-preySystemwithDiseaseinthePredatorLIC ... 中科院数学与系统科学研究院 本站小编 Free考研考试 2021-12-27一类带收获项的离散Lotka-Volterra合作系统的四个正周期解廖华英1,周正21.南昌师范学院数学与计算机科学系,南昌330032;2.厦门理工学院应用数学学院,厦门361024FourPositivePeriodicSolutionsforaDiscreteLotka-VolterraCoo ... 中科院数学与系统科学研究院 本站小编 Free考研考试 2021-12-27分数阶力学系统的正则变换理论张毅苏州科技大学土木工程学院,苏州215011TheiryofCanonicalTransformationforaFractionalMechanicalSystemZHANGYiCollegeofCivilEngineering,SuzhouUniversityofS ... 中科院数学与系统科学研究院 本站小编 Free考研考试 2021-12-27研究带有收获项的延迟Lotka-Volterra型区域竞争系统八个正周期解的存在性吕小俊1,张天伟2,赵凯宏31.云南大学旅游文化学院信息科学与技术系,丽江674199;2.昆明理工大学城市学院,昆明650051;3.昆明理工大学应用数学系,昆明650093EightPositivePeriodic ... 中科院数学与系统科学研究院 本站小编 Free考研考试 2021-12-27具反馈控制的单方不能独立生存合作系统稳定性研究周晓燕1,普丽琼2,薛亚龙3,谢向东31.福州职业技术学院公共基础部,福州350108;2.福州大学数学与计算机科学学院,福州350108;3.宁德师范学院数学系,宁德352100OntheStabilityPropertyofanObligateLot ... 中科院数学与系统科学研究院 本站小编 Free考研考试 2021-12-27具脉冲扰动和时滞效应的拟线性抛物系统的(强)振动分析罗李平,罗振国,杨柳衡阳师范学院数学与统计学院,衡阳421002(Strong)OscillationAnalysisofQuasilinearParabolicSystemswithImpulsePerturbationandDelayEffec ... 中科院数学与系统科学研究院 本站小编 Free考研考试 2021-12-27水体富营养化状态脉冲控制系统周期解的存在性和唯一性孙树林,段晓祥山西师范大学数学与计算机科学学院,临汾041000ExistenceandUniquenessofPeriodicSolutionofaState-dependentImpulsiveControlSystemonWaterEutrop ... 中科院数学与系统科学研究院 本站小编 Free考研考试 2021-12-272021年10月9日,中国科学院条件保障与财务局组织专家,在物理所怀柔园区对国家重大科技基础设施项目“综合极端条件实验装置”第一批5个实验子系统——低温原位扫描隧道-角分辨光电子谱测量子系统、极低温固态量子计算研究子系统、微纳米加工平台子系统、综合极端条件工艺支撑平台子系统、低温液氦系统子系统进行了 ... 中科院物理研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-27值此建党100周年之际,在中国科学院A类战略性先导科技专项大规模储能关键技术与应用示范项目的支持下,中国科学院物理研究所(中科院物理所)与中科海钠科技有限责任公司(中科海钠)于2021年6月28日在山西太原综改区联合推出了全球首套1 MWh钠离子电池光储充智能微网系统,并成功投入运行。该系统以钠离子 ... 中科院物理研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-272021年3月8日,中国科学院物理研究所综合极端条件实验装置项目的低温液氦系统建成并生产出液氦,园区的氦气回收管道全部开通,标志着物理所怀柔园区的低温保障系统全部建成并进入使用状态。 作为综合极端条件实验装置的公共辅助子系统之一,低温液氦系统的建成使得物理所怀柔园区具备了进一步开展低温实验的条件。 ... 中科院物理研究所 本站小编 Free考研考试 2021-12-27
|