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高振荡哈密顿系统总能量守恒方法的长时间振荡能量守恒。 (英语) Zbl 1499.65727号

摘要:当积分器应用于高振荡系统时,长时间振荡能量的近似守恒是一个重要方面。本文研究了自适应平均向量场(AAVF)方法应用于高振荡哈密顿系统时的振荡能量的长期近守恒。该AAVF方法是平均向量场方法的推广,准确地保留了高振荡哈密顿系统的总能量。本文致力于分析AAVF方法的另一个重要性质,即其振荡能量的长期近似守恒性。通过构造AAVF方法的调制傅里叶展开式,并推导出该展开式的几乎不变量,得到了长时间振荡能量守恒。文中还给出了该方法在多频情况下的类似结果。

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65页第10页 含辛积分器哈密顿系统的数值方法
65升05 常微分方程初值问题的数值解法
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参考文献:

[1] P.Betsch和P.Steinmann,经典力学的固有能量守恒时间有限元,J.Comput。物理。,160(2000),88-116·Zbl 0966.70003号
[2] L.Brugnano、F.Iaverano和D.Trigiante,Hamilton边值方法(能量预服务离散线积分方法),J.Numer。分析。Ind.申请。数学。,5 (2010), 13-17. ·Zbl 1432.65182号
[3] L.Brugnano、F.Iaverano和D.Trigante,基于高斯凝聚公式的能量和二次不变量保持积分器,SIAM J.Numer。分析。,50 (2012), 2897-2916. ·Zbl 1261.65130号
[4] E.Celledoni、R.I.Mclachlan、B.Owren和G.R.W.Quispel,能量保持积分器和B系列结构,发现。计算。数学。,10 (2010), 673-693. ·Zbl 1205.65325号
[5] E.Celledoni,B.Owren和Y.Sun,多项式哈密顿系统的最小阶段保能Runge-Kutta方法是平均矢量场方法,数学。计算。,83 (2014), 1689-1700. ·Zbl 1296.65182号
[6] D.Cohen,L.Gauckler,E.Hairer和C.Lubich,最小非共振条件下振荡哈密顿系统数值积分器的长期分析,BIT,55(2015),705-732·Zbl 1331.65171号
[7] D.Cohen和E.Hairer,泊松系统的线性能量保持积分器,BIT,51(2011),91-101·Zbl 1216.65175号
[8] D.Cohen、E.Hairer和C.Lubich,多频振荡微分方程的数值能量守恒,BIT,45(2005),287-305·Zbl 1083.65117号
[9] E.Faou、L.Gauckler和C.Lubich。非线性薛定谔方程分步傅里叶方法的平面波稳定性,论坛。数学。西格玛。,2 (2014), 45. ·Zbl 1297.65127号
[10] L.Gauckler,非线性薛定谔方程的数值长期能量守恒,IMA J.Numer。分析。,37 (2017), 2067-2090. ·Zbl 1433.65236号
[11] L.Gauckler、E.Hairer和C.Lubich,无任何非共振条件下振动哈密顿系统的能量分离,《公共数学》。物理。,321 (2013), 803-815. ·Zbl 1329.70045号
[12] L.Gauckler和C.Lubich,长期非线性薛定谔方程的分裂积分器,发现。计算。数学。,10 (2010), 275-302. ·Zbl 1189.65301号
[13] E.Hairer,配置方法的节能变体,J.Numer。分析。Ind.申请。数学。,5 (2010), 73-84. ·Zbl 1432.65185号
[14] E.Hairer和C.Lubich,Störmer型数值积分器的节能,1999年数值分析(D.F.Griffiths G.A.Watson编辑),CRC Press LLC,(2000),169-190·兹比尔0952.65053
[15] E.Hairer和C.Lubich,振荡微分方程数值方法的长期能量守恒,SIAM J.Numer。分析。,38 (2000), 414-441. ·Zbl 0988.65118号
[16] E.Hairer和C.Lubich,解决方案相关高频哈密顿系统的Störmer-Verlet方法的长期分析,Numer。数学。,134 (2016), 119-138. ·Zbl 1408.65100号
[17] E.Hairer、C.Lubich和G.Wanner,《几何-数值积分:常微分方程的结构保持算法》,第2版。斯普林格·弗拉格,柏林,海德堡,2006年·Zbl 1094.65125号
[18] E.Hairer、C.Lubich和B.Wang,强磁场中带电粒子动力学的滤波Boris算法,Numer。数学。,144(2020),787-809·Zbl 1434.65312号
[19] M.Hochbruck和A.Ostermann,指数积分器,Acta Numer。,19 (2010), 209-286. ·Zbl 1242.65109号
[20] M.Hochbruck、A.Ostermann和J.Schweitzer,指数rosenbrock型方法,SIAM J.Numer。分析。,47 (2009), 786-803. ·Zbl 1193.65119号
[21] Y.W.Li和X.Wu,保守或耗散系统的保第一积分指数积分器或Lyapunov函数,SIAM J.Sci。计算。,38 (2016), 1876-1895. ·Zbl 1342.65230号
[22] 李永伟,吴旭,求解振荡非线性哈密顿系统的函数拟合保能方法,SIAM J.Numer。分析。,54 (2016), 2036-2059. ·Zbl 1342.65231号
[23] 刘春华,吴晓霞,非线性哈密顿波方程的能量守恒和对称格式,J.Math。分析。申请。,440 (2016), 167-182. ·Zbl 1381.35105号
[24] C.Liu,A.Iserles和X.Wu,求解非线性Klein-Gordon方程的对称和任意高阶Birkhoff-Hermite时间积分及其长期行为,J.Compute。物理。,356 (2018), 1-30. ·Zbl 1380.65052号
[25] K.Liu,X.Wu和W.Shi,一种有效求解保守(耗散)非线性波偏微分方程的线性无关保守(耗损)格式,J.Compute。数学。,35 (2017), 780-800. ·Zbl 1413.65369号
[26] R.I.McLachlan和G.R.W.Quispel,离散梯度法有一个能量守恒定律,Disc。Contin公司。动态。系统。,34 (2014), 1099-1104. ·Zbl 1282.65112号
[27] R.I.McLachlan,G.R.W.Quispel和N.Robinoux,使用离散梯度的几何积分,Philos。事务处理。R.Soc.伦敦。A、 357(1999),1021-1045·Zbl 0933.65143号
[28] R.I.McLachlan和A.Stern,修正三角积分,SIAM J.Numer。分析。,52 (2014), 1378-1397. ·Zbl 1320.65194号
[29] Y.Miyatake,《哈密顿系统的能量保持指数填充连续级Runge-Kutta方法》,BIT,54(2014),777-799·Zbl 1304.65263号
[30] Y.Miyatake,泊松系统能量保持指数填充积分器的推导,计算。物理学。Comm.,187(2015),156-161·Zbl 1348.34080号
[31] G.R.W.Quispel和D.I.McLaren,一类新的保能数值积分方法,J.Phys。A、 41(045206)(2008),7·Zbl 1132.65065号
[32] J.M.Sanz-Serna,调制傅里叶展开和异质多尺度方法,IMA J.Numer。分析。,29 (2009), 595-605. ·Zbl 1167.65393号
[33] A.Stern和E.Grinspun,高振荡问题的隐式显式变分积分,多重。模型。模拟。,7 (2009), 1779-1794. ·Zbl 1185.65227号
[34] B.Wang,A.Iserles和X.Wu,多频振荡系统的任意阶三角傅里叶配置方法,Found。计算。数学。,16 (2016), 151-181. ·Zbl 1341.65029号
[35] B.Wang和X.Wu,通过空间谱半离散化的半线性波动方程能量保持方法的长期动量和作用行为,高级计算。数学。,45 (2019), 2921-2952. ·Zbl 1437.65152号
[36] 王斌和吴旭,振荡二阶微分方程组的新型高精度保能积分器,物理学。莱特。A、 376(2012),1185-1190·Zbl 1255.70013号
[37] B.Wang和X.Wu,Poisson系统的功能型节能积分器,J.Compute。物理。,364 (2018), 137-152. ·Zbl 1398.65337号
[38] B.Wang和X.Wu,求解高维非线性Klein-Gordon方程的能量保持方案的制定和分析,IMA。J.数字。分析。,39(2019),2016-C2044·Zbl 1496.65188号
[39] B.Wang,X.Wu和Y.Fang,高维半线性哈密顿波动方程的一个连续阶段修正的跨越程序格式,Numer。数学。提奥。方法。申请。,13 (2020), 814-844 ·兹比尔1463.65407
[40] X.Wu和B.Wang,振荡微分方程结构保持算法的最新发展,Springer Nature Singapore Pte Ltd,2018·Zbl 1444.65003号
[41] X.Wu,B.Wang和W.Shi,振荡哈密顿系统的高效节能积分器,计算物理杂志。,235 (2013), 587-605. ·Zbl 1291.65363号
[42] X.Wu,X.You和B.Wang,振荡微分方程的结构保持算法,Springer-Verlag,柏林,海德堡,2013年·Zbl 1276.65041号
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