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Zakharov-Rubenchik方程的任意高阶能量守恒格式。 (英语) Zbl 1512.65187号

本文提出了一类新的求解Zakharov-Rubenchik方程的高阶保能格式。该方案的主要思想是首先引入一个二次辅助变量,将哈密顿能量转化为修正的二次能量,然后将原系统重新转化为满足质量、修正能量和两个线性不变量的等效系统。采用时间上的辛Runge-Kutta方法和空间上的傅里叶伪谱方法计算重新计算的系统的解。该方案的主要优点是可以在时间上达到任意高阶精度,并保留质量、哈密顿能量和两个线性不变量这三个不变量。此外,提出了一种有效的不动点迭代法来求解所提方案的非线性方程组。通过几个实验验证了理论结果。

MSC公司:

6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65M70型 偏微分方程初值和初边值问题的谱、配置及相关方法
65纳米35 偏微分方程边值问题的谱、配置及相关方法
65升06 常微分方程的多步、Runge-Kutta和外推方法
第65页第10页 含辛积分器哈密顿系统的数值方法
47甲10 定点定理
55年第35季度 NLS方程(非线性薛定谔方程)
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参考文献:

[1] Barletti,L。;布鲁格纳诺,L。;Caccia,GF;Iawernaro,F.,非线性薛定谔方程的能量守恒方法,应用。数学。计算。,318, 3-18 (2018) ·Zbl 1426.65202号
[2] 布鲁格纳诺,L。;Iaverano,F.,《保守问题的线积分方法》(2016),博卡拉顿:查普曼和霍尔/CRC,博卡拉通·Zbl 1335.65097号 ·doi:10.1201/b19319
[3] 布鲁格纳诺,L。;伊韦纳罗,F。;Trigante,D.,哈密顿边值方法(能量保持离散线积分方法),J.Numer。分析。Ind.申请。数学。,5, 17-37 (2010) ·Zbl 1432.65182号
[4] 卡尔沃,M。;Iserles,A。;Zanna,A.,等谱流的数值解,数学。公司。,66, 1461-1486 (1997) ·Zbl 0907.65067号 ·doi:10.1090/S0025-5718-97-00902-2
[5] 陈,J。;秦,M.,非线性薛定谔方程的多符号傅里叶伪谱方法,Electr。事务处理。数字。分析。,12, 193-204 (2001) ·Zbl 0980.65108号
[6] 陈,Y。;龚,Y。;洪,Q。;Wang,C.,Korteweg-de-Vries方程的一类新型保能Runge-Kutta方法,数值。数学。理论。方法。应用。,15, 768-792 (2022) ·Zbl 1513.65402号 ·doi:10.4208/nmtma。OA-2021-0172号
[7] 科恩,D。;Hairer,E.,泊松系统的线性能量保持积分器,BIT,51,91-101(2011)·Zbl 1216.65175号 ·doi:10.1007/s10543-011-0310-z
[8] 库珀,GJ,轨道问题Runge-Kutta方法的稳定性,IMA J.Numer。分析。,7, 1-13 (1987) ·Zbl 0624.65057号 ·doi:10.1093/imanum/7.1.1文件
[9] Cordero,J.,Zakharov-Rubenchik系统的超音速极限,J.Differ。Equ.、。,261, 5260-5288 (2016) ·兹比尔1347.35089 ·doi:10.1016/j.jde.2016.07.022
[10] 崔,J。;Wang,Y。;蒋,C.,带角动量旋转的Gross-Pitaevskii方程的任意高阶结构保留格式,计算。物理学。社区。,261 (2021) ·Zbl 07690841号 ·doi:10.1016/j.cpc.2020.107767
[11] 龚,Y。;蔡,J。;Wang,Y.,Kawahara方程的多符号傅里叶伪谱方法,Commun。计算。物理。,16, 35-55 (2014) ·Zbl 1388.65119号 ·doi:10.4208/cicp.090313.041113a
[12] 龚,Y。;洪,Q。;王,C。;Wang,Y.,基于二次辅助变量方法的Camassa-Holm方程的任意高阶能量保持格式,Adv.Appl。数学。机械。(2022) ·Zbl 1524.65650号 ·doi:10.4208/aamm。OA-2022-0188号
[13] 龚,Y。;赵,J。;Wang,Q.,梯度流模型的任意高阶线性能量稳定格式,J.Compute。物理。,419(2020)·兹标07507221 ·doi:10.1016/j.jcp.2020.109610
[14] Hairer,E.,配置方法的节能变体,J.Numer。分析。Ind.申请。数学。,5, 73-84 (2010) ·Zbl 1432.65185号
[15] 海尔,E。;卢比奇,C。;Wanner,G.,《几何-数值积分:常微分方程的结构保持算法》(2006),柏林:Springer-Verlag出版社,柏林·Zbl 1094.65125号
[16] 吉,B。;张,L。;Zhou,X.,Zakharov-Rubenchik方程的保守紧致差分格式,国际J计算。数学。,96, 537-556 (2019) ·Zbl 1499.65397号 ·doi:10.1080/00207160.2018.1437261
[17] 江,C。;崔,J。;钱,X。;Song,S.,非线性薛定谔方程的高阶线性隐式结构保指数积分器,J.Sci。计算。,90, 66 (2022) ·Zbl 1481.65134号 ·数字对象标识代码:10.1007/s10915-021-01739-x
[18] 江,C.,钱,C.,宋,S.,郑。C.:广义Rosenau型方程的任意高阶结构保留格式(2022)。arXiv公司:2205.10241
[19] 江,C。;Wang,Y。;Gong,Y.,Camassa-Holm方程的任意高阶能量守恒格式,应用。数字。数学。,151, 85-97 (2020) ·Zbl 1439.37079号 ·doi:10.1016/j.apnum.2019.12.016
[20] 李,H。;Wang,Y。;Qin,M.,六阶平均矢量场方法,计算机J。数学。,34, 479-498 (2016) ·Zbl 1374.65206号 ·doi:10.4208/jcm.1601-m2015-0265
[21] 李毅。;Wu,X.,求解多符号哈密顿偏微分方程的通用局部保能积分器,J.Compute。物理。,301, 141-166 (2015) ·Zbl 1349.65518号 ·doi:10.1016/j.jcp.2015.08.023
[22] 李毅。;Wu,X.,求解振荡非线性哈密顿系统的函数拟合能量保持方法,SIAM J.Numer。分析。,54, 2036-2059 (2016) ·Zbl 1342.65231号 ·doi:10.1137/15M1032752
[23] Linares,F。;Matheus,C.,《1D Zakharov-Rubenchik系统的稳健性》,Adv.Differ。等式,14,261-288(2009)·Zbl 1165.35448号
[24] 梅,L。;黄,L。;Wu,X.,具有高度振荡解的保守或耗散系统的任意高阶保能指数积分器,J.Comput。物理。,442 (2021) ·Zbl 07513793号 ·doi:10.1016/j.jcp.2021.110429
[25] 宫崎骏,Y。;Butcher,JC,《哈密顿系统能量保持方法的表征和并行积分器的构造》,SIAM J.Numer。分析。,54, 1993-2013 (2016) ·Zbl 1342.65232号 ·doi:10.1137/15M1020861
[26] Oliveira,F.,一维Zakharov-Rubenchik方程孤子的稳定性,物理学。D.,175,220-240(2003)·Zbl 1006.35084号 ·doi:10.1016/S0167-2789(02)00722-4
[27] Oliveira,F.,Zakharov-Rubenchik方程的绝热极限,Rep.Math。物理。,61, 13-27 (2008) ·Zbl 1141.35055号 ·doi:10.1016/S0034-4877(08)00006-2
[28] Oliveira,F.:Zakharov-Rubenchik方程解的稳定性。收录于:《连续介质中的波动和稳定性》(2006年)。doi:10.1142/9789812773616_0054·Zbl 1345.76119号
[29] 奥鲁省。,高频和低频波相互作用数值模拟的径向基函数有限差分(RBF-FD)方法:Zakharov-Rubenchik方程,应用。数学。计算。,394 (2021) ·兹比尔1508.65145
[30] Ponce,G。;Saut,JC,Benney-Roskes/Zakharov-Rubenchik系统的健康,Discret。Contin公司。动态。系统。,13, 818-852 (2005) ·Zbl 1079.35096号 ·doi:10.3934/dcds.2005.13.811
[31] 基斯佩尔,GRW;McLaren,DI,一类新的保能数值积分方法,J.Phys。数学。理论。,41 (2008) ·Zbl 1132.65065号 ·doi:10.1088/1751-8113/41/4/045206
[32] Sanz-Serna,JM,哈密顿系统的Runge-Kutta格式,BIT,28877-883(1988)·Zbl 0655.70013号 ·doi:10.1007/BF01954907
[33] 桑兹·塞尔纳(JM Sanz-Serna);Verwer,JG,非线性薛定谔方程解的守恒和非守恒格式,IMA J.Numer。分析。,6, 25-42 (1986) ·Zbl 0593.65087号 ·doi:10.1093/imanum/6.1.25
[34] 沈杰。;唐涛,《光谱和高阶方法及其应用》(2006),北京:科学出版社,北京·Zbl 1234.65005号
[35] 沈杰。;徐,J。;Yang,J.,梯度的标量辅助变量(SAV)方法,J.Compute。物理。,353, 407-416 (2018) ·Zbl 1380.65181号 ·doi:10.1016/j.jcp.2017.10.021
[36] 沈杰。;徐,J。;Yang,J.,梯度流的一类新型高效稳健能量稳定方案,SIAM Rev.,61,474-506(2019)·兹比尔1422.65080 ·doi:10.1137/17M1150153
[37] 唐·W。;Sun,Y.,《时间有限元方法:ODE数值离散化的统一框架》,应用。数学。计算。,219, 2158-2179 (2012) ·Zbl 1291.65203号
[38] Tapley,BK,使用多个二次辅助变量的ODE几何积分,SIAM J.Sci。计算。,44,A2651-A2668(2022)·Zbl 1497.65256号 ·doi:10.1137/21M1442644
[39] 王,B。;Jiang,Y.,schrödinger方程在正常或高度振荡区域中指数积分的最佳收敛性和长期守恒,J.Sci。计算。,90, 1-31 (2022) ·Zbl 07488706号 ·doi:10.1007/s10915-022-01774-2
[40] 杨,X。;赵,J。;Wang,Q.,基于不变能量求积方法的分子束外延生长模型的数值近似,J.Compute。物理。,333, 104-127 (2017) ·Zbl 1375.82121号 ·doi:10.1016/j.jcp.2016.12.025
[41] 扎哈罗夫,VE;Rubenchik,AM,高频和低频波之间的非线性相互作用,Prikl。材料技术领域。,5, 84-89 (1972)
[42] 张,F。;佩雷兹·加西亚,VM;Vázquez,L.,非线性薛定谔系统的数值模拟:一种新的保守格式,应用。数学。计算。,71, 165-177 (1995) ·Zbl 0832.65136号
[43] Zhang,G.,Jiang,C.:量子Zakharov系统的任意高阶结构提供方法。(2022)arXiv:2202.13052
[44] X.赵。;Li,Z.,一维Zakharov-Rubenchik方程动力学的数值方法和模拟,科学杂志。计算。,59, 412-438 (2014) ·Zbl 1306.65248号 ·doi:10.1007/s10915-013-9768年
[45] 周,X。;Wang,T。;Zhang,L.,Zakharov-Rubenchik方程的两种数值方法,高级计算。数学。,45, 1163-1184 (2019) ·Zbl 1415.65239号 ·doi:10.1007/s10444-018-9651-3
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