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Camassa-Holm方程的任意高阶能量守恒格式。 (英语) Zbl 1439.37079号

摘要:在本文中,我们为Camassa-Holm方程发展了一类新的任意高阶能量保持格式。借助于不变能量求积方法,首先将Camassa-Holm方程转化为一个等效系统,该等效系统继承了二次能量,然后用标准傅里叶伪谱方法对新系统进行离散,该方法可以精确地保持半离散能量守恒定律。随后,将辛Runge-Kutta方法(如高斯配置法)应用于所得半离散系统,以获得任意高阶全离散格式。我们证明了所得到的格式可以保持离散能量守恒定律。数值结果验证了所提方案的准确性和效率。

MSC公司:

37米15 动力系统的离散化方法和积分器(辛、变分、几何等)
37K10型 完全可积无穷维哈密顿和拉格朗日系统、积分方法、可积性检验、可积层次(KdV、KP、Toda等)
51年第35季度 孤子方程
65号06 含偏微分方程边值问题的有限差分方法
65页第10页 含辛积分器哈密顿系统的数值方法
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参考文献:

[1] 布鲁格纳诺,L。;卡尔沃,M。;蒙蒂亚诺,J.I。;Rández,L.,泊松系统的能量守恒方法,计算机J。申请。数学。,236, 3890-3904 (2012) ·Zbl 1247.65092号
[2] 布鲁格纳诺,L。;Iaverano,F.,《保守问题的线积分方法》(2016),查普曼与霍尔/CRC:查普曼和霍尔/CRC博卡拉顿,佛罗里达州,美国·Zbl 1335.65097号
[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] 蔡,J。;Hong,J。;Wang,Y。;Gong,Y.,三维时域Maxwell方程的两种能量守恒分裂方法和收敛性分析,SIAM J.Numer。分析。,1918年-1940年(2015年)·Zbl 1327.65171号
[5] 蔡,W。;孙,Y。;Wang,Y.,peakon b族方程的几何-数值积分,Commun。计算。物理。,19, 24-52 (2016) ·Zbl 1388.65116号
[6] 卡马萨,R。;Holm,D.,带尖峰孤子的可积浅水方程,Phys。修订稿。,71, 1661-1664 (1993) ·Zbl 0972.35521号
[7] 卡马萨,R。;霍尔姆,D。;Hyman,J.,一个新的可积浅水方程,Adv.Appl。机械。,31, 1-33 (1994) ·Zbl 0808.76011号
[8] 卡马萨,R。;Lee,L.,非线性浅水波方程的完全可积粒子方法和初始状态的递推,J.Compute。物理。,227, 7206-7221 (2008) ·Zbl 1201.76029号
[9] 陈,J。;秦,M.,非线性薛定谔方程的多符号傅里叶伪谱方法,电子。事务处理。数字。分析。,12, 193-204 (2001) ·Zbl 0980.65108号
[10] 柯石英,G。;Karlsen,K。;Risebro,N.,具有一般(H^1)初始数据的Camassa-Holm方程的收敛有限差分格式,SIAM J.Numer。分析。,46, 1554-1579 (2008) ·Zbl 1172.35310号
[11] 科恩,D。;Hairer,E.,泊松系统的线性保能积分器,BIT-Numer。数学。,第51页,第91-101页(2011年)·Zbl 1216.65175号
[12] 科恩,D。;奥雷恩,B。;Raynaud,X.,《Camassa-Holm方程的多符号积分》,J.Compute。物理。,227, 5492-5512 (2008) ·Zbl 1148.65093号
[13] 科恩,D。;Raynaud,X.,广义超弹性波动方程的几何有限差分格式,J.Compute。申请。数学。,235, 1925-1940 (2011) ·Zbl 1350.74026号
[14] 康斯坦丁,A。;Escher,J.,浅水方程的整体存在性和爆破,Ann.Sc.Norm。超级的。Pisa,科学院。,26, 303-328 (1998) ·Zbl 0918.35005号
[15] Cooper,G.J.,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
[16] 艾德内斯,S。;李,L。;Sato,S.,Hamilton系统的线性隐式结构保护方案(2019)
[17] 冯,B。;Liu,Y.,Degasperis-Procesi方程的算子分裂方法,J.Compute。物理。,228, 7805-7820 (2009) ·Zbl 1175.65094号
[18] 冯,B。;Maruno,K。;Ohta,Y.,用于Camassa-Holm方程的自适应移动网格方法,J.Compute。申请。数学。,235, 229-243 (2010) ·Zbl 1201.65155号
[19] 龚,Y。;Wang,Y.,哈密顿偏微分方程一般多符号公式的保能小波配置方法,Commun。计算。物理。,20, 1313-1339 (2016) ·Zbl 1388.65120号
[20] 龚瑜,王瑜,王庆,基于哈密顿偏微分方程能量求积的线性隐式保守格式,预印本。
[21] 龚,Y。;赵,J。;杨,X。;Wang,Q.,变密度二元粘性流体流体动力相场模型的全离散二阶线性格式,SIAM J.Sci。计算。,40,B138-B167(2018)·Zbl 1457.65050号
[22] 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
[23] 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),Springer-Verlag:Springer-Verlag Berlin·Zbl 1094.65125号
[24] 霍尔顿,H。;Raynaud,X.,Camassa-Holm方程有限差分格式的收敛性,SIAM J.Numer。分析。,44, 1655-1680 (2006) ·Zbl 1122.76065号
[25] 洪,Q。;龚,Y。;Camassa-Holm方程的Lv,Z.,线性和哈密顿守恒傅里叶伪谱格式,应用。数学。计算。,346, 86-95 (2019) ·Zbl 1429.65241号
[26] 江,C。;蔡,W。;Wang,Y.,基于不变能量求积方法的sine-Gordon方程的线性隐式局部能量保持格式,J.Sci。计算。,80, 1629-1655 (2019) ·兹比尔1428.65028
[27] 江,C。;蔡,W。;Wang,Y。;Li,H.,三维时域Maxwell方程的六阶能量守恒方法(2017)
[28] Kalisch,H。;Lenells,J.,Camassa-Holm方程行波解的数值研究,混沌孤立子分形,25287-298(2005)·Zbl 1136.35448号
[29] 李,A。;Olver,P.,可积非线性色散模型波动方程的Well-posedness和blow-up解,J.Differ。Equ.、。,162, 27-63 (2000) ·Zbl 0958.35119号
[30] 李,H。;Wang,Y。;秦,M.,六阶平均向量场法,J.Compute。数学。,34, 479-498 (2016) ·Zbl 1374.65206号
[31] 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
[32] Matsuo,T.,Camassa-Holm方程的哈密顿守恒Galerkin格式,J.Compute。申请。数学。,234, 1258-1266 (2010) ·Zbl 1203.65185号
[33] Matsuo,T。;Yamaguchi,H.,一类非线性色散方程的能量守恒Galerkin格式,J.Compute。物理。,228, 4346-4358 (2009) ·Zbl 1169.65097号
[34] Miyatake,Y.,哈密顿系统的能量保持指数填充连续级Runge-Kutta方法,BIT-Numer。数学。,54, 777-799 (2014) ·Zbl 1304.65263号
[35] 基斯佩尔,G.R.W。;McLaren,D.I.,一类新的保能数值积分方法,J.Phys。A、 数学。理论。,41,第045206条pp.(2008)·Zbl 1132.65065号
[36] Sanz-Serna,J.M.,哈密顿系统的Runge-Kutta格式,BIT-Numer。数学。,28, 877-883 (1988) ·兹比尔0655.70013
[37] 桑兹·塞尔纳,J.M。;卡尔沃,M.P.,《数值哈密顿问题》(1994),查普曼和霍尔:查普曼与霍尔伦敦·Zbl 0816.65042号
[38] 沈杰。;唐涛,《光谱和高阶方法及其应用》(2006),科学出版社:北京科学出版社·Zbl 1234.65005号
[39] 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
[40] 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)·Zbl 1422.65080号
[41] 唐·W。;Sun,Y.,时间有限元方法:常微分方程数值离散化的统一框架,应用。数学。计算。,219, 2158-2179 (2012) ·兹比尔1291.65203
[42] 王,B。;Wu,X.,《泊松系统的功能填充能量保持积分器》,J.Compute。物理。,364, 137-152 (2018) ·Zbl 1398.65337号
[43] Xu,Y。;Shu,C.-W.,Camassa-Holm方程的局部间断Galerkin方法,SIAM J.Numer。分析。,46, 1998-2021 (2008) ·Zbl 1173.65063号
[44] 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
[45] 杨,X。;赵,J。;王,Q。;Shen,J.,基于不变能量求积方法的三分量Cahn-Hilliard相场模型的数值近似,数学。模型方法应用。科学。,27, 1993-2030 (2017) ·Zbl 1393.80003号
[46] 赵,J。;杨,X。;龚,Y。;Wang,Q.,液晶流体动力学传感器模型的新型线性二阶无条件能量稳定方案,计算。方法应用。机械。工程,318,803-825(2017)·Zbl 1439.76124号
[47] 朱,H。;Song,S。;Tang,Y.,Schrödinger方程和Camassa-Holm方程的多符号小波配置方法,计算。物理学。社区。,182, 616-627 (2011) ·Zbl 1217.65235号
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