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第16卷第2期
非相对论极限状态下非线性Klein-Gordon方程的时间分裂伪谱离散

董宣春、徐志国、赵晓飞

Commun公司。计算。物理。,16(2014),第440-466页。

在线发布:2014-08

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  • 摘要

在这项工作中,我们关注的是时间分裂傅里叶伪谱Klein-Gordon(KG)方程的(TSFP)离散化,涉及无量纲参数ε∈(0,1]。在非相对论极限状态下,小ε产生高振荡波长为O(ε)的精确解2)及时。背后的关键理念TSFP将时间分割积分器应用于等效的一阶系统,非线性和线性子问题分别在时间和时间上精确可积,傅里叶频率空间。该方法是完全显式的,时间可逆的。此外,我们严格地建立了二阶TSFP的最优误差界对于固定ε=O(1),由于观察到该方案符合三角积分器。第二项任务是进行数值研究在非相对论限额制度中应用TSFP所做的特殊努力,包括致力于了解其时间分辨率和网格划分策略对于O(ε2)-0<ε≪1时的振荡解。这表明该方法具有一致性空间谱精度和渐近O(ε−2∆t2)时间离散化误差范围(∆t是指时间步长)。另一方面大多数三角积分器,如久负盛名的Gautschi型积分器在[6]中,是O(ε−4∆t2). 因此,我们的方法提供了比高振荡区中的Gautschi型积分器。这些结果要么严格或数值计算,对于应用于经典相对论NLS的分裂方案是有效的重新配方也是如此。

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在这项工作中,我们关注的是时间分裂傅里叶伪谱Klein-Gordon(KG)方程的(TSFP)离散化,涉及无量纲参数ε∈(0,1]。在非相对论极限状态下,小ε产生高振荡波长为O(ε)的精确解2)及时。背后的关键理念TSFP将时间分割积分器应用于等效的一阶系统,非线性和线性子问题分别在时间和时间上精确可积,傅里叶频率空间。该方法是完全显式的,时间可逆的。此外,我们严格地建立了二阶TSFP的最优误差界对于固定ε=O(1),由于观察到该方案符合三角积分器。第二项任务是进行数值研究在非相对论限额制度中应用TSFP所做的特殊努力,包括致力于了解其时间分辨率和网格划分策略对于O(ε2)-0<ε≪1时的振荡解。这表明该方法具有一致性空间谱精度和渐近O(ε−2∆t2)时间离散化误差范围(∆t是指时间步长)。另一方面大多数三角积分器,如久负盛名的Gautschi型积分器在[6]中,是O(ε−4∆t2). 因此,我们的方法提供了比高振荡区中的Gautschi型积分器。这些结果要么严格或数值计算,对于应用于经典相对论NLS的分裂方案是有效的重新制定。

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在这项工作中,我们关注的是时间分裂傅里叶伪谱Klein-Gordon(KG)方程的(TSFP)离散化,涉及无量纲参数ε∈(0,1]。在非相对论极限状态下,小ε产生高振荡波长为O(ε)的精确解2)及时。背后的关键理念TSFP将时间分割积分器应用于等效的一阶系统,非线性和线性子问题分别在时间和时间上精确可积,傅里叶频率空间。该方法是完全显式的,时间可逆的。此外,我们严格地建立了二阶TSFP的最优误差界对于固定ε=O(1),由于观察到该方案符合三角积分器。第二项任务是进行数值研究在非相对论限额制度中应用TSFP所做的特殊努力,包括致力于了解其时间分辨率和网格划分策略对于O(ε2)-0<ε≪1时的振荡解。这表明该方法具有一致性空间谱精度和渐近O(ε−2∆t2)时间离散化误差范围(∆t是指时间步长)。另一方面大多数三角积分器,如久负盛名的Gautschi型积分器在[6]中,是O(ε−4∆t2). 因此,我们的方法提供了比高振荡区中的Gautschi型积分器。这些结果要么严格或数值计算,对于应用于经典相对论NLS的分裂方案是有效的重新配方也是如此。

董宣春、徐志国和赵晓飞。(2020). 非相对论极限状态下非线性Klein-Gordon方程的时间分裂伪谱离散化。计算物理中的通信.16(2).440-466.doi:10.4208/cicp.280813.190214a
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