×

周期特征分解及其在Kuramoto-Sivashinsky系统中的应用。 (英语) Zbl 1350.65028号

小结:本文将阐述的周期特征分解是一种计算动力学系统中沿周期轨道的Floquet谱和Floquet向量的数值方法。这源于混沌系统中线性化流沿遍历轨迹的协变Lyapunov向量计算的数值算法进展。此外,我们在Floquet向量的计算中加入了周期Schur分解,并与其他方法进行了比较,结果表明,周期特征分解可以高精度地得到周期轨道上每一点的全套Floquet矢量。通过将该算法应用于一维Kuramoto Sivashinsky流中几个周期解的全线性稳定谱的计算,证明了它的能力,特别是它解决数百个数量级差异的特征值的能力。

MSC公司:

2015财年65 矩阵特征值和特征向量的数值计算
65页第20页 数值混沌
65页40 动力系统的数值非线性稳定性
37L20型 无穷维耗散动力系统的对称性
37米25 遍历理论的计算方法(不变测度的近似、Lyapunov指数的计算、熵等)
35B10型 PDE的周期性解决方案
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] P.Amodio,J.R.Cash,G.Roussos,R.W.W.Wright,G.Fairweather,I.Gladwell,G.L.Kraut和M.Paprzycki,《几乎块对角线性系统:顺序和并行求解技术及应用》,数值。线性代数应用。,7(2000),第275-317页,http://dx.doi.org/10.1002/1099-1506(200007/08)7:5 ·Zbl 1051.65018号
[2] G.Benettin、L.Galgani、A.Giorgilli和J.-M.Strelcyn,{光滑动力系统和哈密顿系统的Lyapunov特征指数;计算所有这些指数的方法。第1部分:理论},麦加尼卡,15(1980),第9-20页,http://dx.doi.org/10.1007/BF02128236doi:10.1007/BF02128236·Zbl 0488.70015号
[3] A.Bojanczyk、G.H.Golub和P.Van Dooren,《周期舒尔分解:算法和应用》,摘自Proc。SPIE 1770,《高级信号处理算法、架构和实现III》,SPIE,华盛顿州贝灵汉,1992年,第31-42页。
[4] H.Bosetti、H.A.Posch、C.Dellago和W.G.Hoover,{进出热平衡的简单粒子模型的时间-覆盖对称性和协变Lyapunov向量},《物理学》。E版,82(2010),第1-10页,http://dx.doi.org/10.103/PhysRevE.82.046218doi:10.1103/PhysRevE.82.046218。
[5] F.Christiansen、P.Cvitanovicí和V.Putkaradze,{基于不稳定循环模式的时空混沌},非线性,10(1997),第55-70页,http://dx.doi.org/10.1088/0951-7715/10/1/004doi:10.1088/0951-7715/10/004·Zbl 0907.58042号
[6] S.M.Cox和P.C.Matthews,{刚性系统的指数时间差分},J.Compute。物理。,176(2002),第430-455页,http://dx.doi.org/10.1006/jcph.2002.6995doi:10.1006/jcph.2002.6995·Zbl 1005.65069号
[7] P.Cvitanovicá、R.Artuso、R.Mainieri、G.Tanner和G.Vattay,《混沌:经典与量子》,尼尔斯·玻尔研究所,哥本哈根,2016年。
[8] P.Cvitanović,R.L.Davidchack和E.Siminos,{\it关于周期域中Kuramoto Sivashinsky流的状态空间几何},SIAM J.Appl。动态。系统。,9(2010),第1-33页,http://dx.doi.org/10.1137/070705623数字对象标识代码:10.1137/http://dx.doi.org/10.1137/070705623 070705623. ·Zbl 1267.35027号
[9] S.V.Ershov和A.B.Potapov,{关于平稳Lyapunov基的概念},Phys。D、 118(1998),第167-198页,http://dx.doi.org/10.1016/S0167-2789(98)00013-X代码:10.1016/S0167-2789(98)0013-X·兹比尔1194.34097
[10] G.Fairweather和I.Gladwell,{几乎块对角线性系统的算法},SIAM Rev.,46(2004),第49-58页,http://dx.doi.org/10.1137/S003614450240506Xdoi:10.137/S003614450240506X·Zbl 1062.65031号
[11] J·G·F·弗朗西斯(J.G.F.Francis),《QR变换:LR变换的一个统一类比——第一部分计算》。J.,4(1961),第265-271页,http://dx.doi.org/10.1093/comjnl/4.3.265doi:10.1093/comjnl/4.3.265·Zbl 0104.34304号
[12] J.F.Gibson、J.Halcrow和P.Cvitanovicí,{平面状态空间几何可视化Couette流},J.流体力学。,611(2008),第107-130页,http://dx.doi.org/10.1017/S002211200800267Xdoi:10.1017/S002211200800267X·Zbl 1151.76453号
[13] F.Ginelli、H.Chateí、R.Livi和A.Politi,{共变Lyapunov向量},J.Phys。A、 46(2013),254005,http://dx.doi.org/10.1088/1751-81113/46/25/254005doi10.1088/1751-8113/46/25/25405·Zbl 1351.37123号
[14] F.Ginelli、P.Poggi、A.Turchi、H.Chateí、R.Livi和A.Politi,{共变Lyapunov向量表征动力学},《物理学》。修订稿。,99 (2007), 130601, http://dx.doi.org/10.103/PhysRevLett.99.130601doi:10.1103/PhysRevLett.99130601。
[15] R.Granat,I.Jonsson,and B.K\aagstro­m,《求解周期三角Sylvester型矩阵方程的递归分块算法》,摘自《应用并行计算:科学计算的最新进展》,第八届国际研讨会,PARA 2006,Springer-Verlag,柏林,海德堡,2007,第531-539页。
[16] R.Granat和B.K\ragstro¨m,{周期Schur形式矩阵乘积中的直接特征值重排序},SIAM J.矩阵分析。申请。,28(2006),第285-300页,http://dx.doi.org/10.1137/05062490Xdoi:10.1137/05062490X·兹比尔1113.65039
[17] J.Guckenheimer和P.Holmes,{非线性振动、动力系统和向量场分岔},Springer,纽约,1983年·Zbl 0515.34001号
[18] M.Inubushi、M.U.Kobayashi、S.-I.Takehiro和M.Yamada,{混沌Kolmogorov流的协变Lyapunov分析},《物理学》。E版,85(2012),016331,http://dx.doi.org/10.103/PhysRevE.85.016331doi:10.1103/PhysRevE.85.016331。
[19] A.-K.Kassam和L.N.Trefethen,{刚性PDEs的四阶时间步进},SIAM J.Sci。计算。,26(2005),第1214-1233页,http://dx.doi.org/10.1137/S1064827502410633doi:10.1137/S1064827502410633·Zbl 1077.65105号
[20] P.V.Kuptsov,{通过具有局部双曲混沌吸引子的链中的不稳定维数变化违反双曲性},J.Phys。A、 46(2013),254016,http://dx.doi.org/10.1088/1751-8113/46/25/254016doi:10.1088/1751-81113/46/25/254016·Zbl 1351.37126号
[21] P.V.Kuptsov和U.Parlitz,共变Lyapunov向量的理论和计算},非线性科学杂志。,22(2012),第727-762页,http://dx.doi.org/10.1007/s00332-012-9126-52007年10月7日/00332-012-9126-5·Zbl 1301.37065号
[22] Y.Kuramoto和T.Tsuzuki,{关于反应扩散系统中耗散结构的形成},Progr。理论。物理。,54(1975年),第687-699页,http://dx.doi.org/10.1143/PTP.54.687doi:10.1143/PTP.54.687。
[23] K.Lust,{改进的数字Floquet乘数},国际。J.比福尔。混沌应用。科学。工程,11(2001),第2389-2410页,http://dx.doi.org/10.1142/S0218127401003486doi:10.1142/S0218127401003486·Zbl 1091.65510号
[24] D.M.Michelson和G.I.Sivashinsky,层流火焰中流体动力不稳定性的非线性分析——II.数值实验},《宇航员学报》。,4(1977年),第1207-1221页,http://dx.doi.org/10.1016/0094-5765(77)90097-2. ·Zbl 0427.76048号
[25] V.I.Oseledec,{\它是一个乘法遍历定理。动力系统的Liapunov特征数},Trans。莫斯科数学。Soc.,19(1968),第197-221页·Zbl 0236.93034号
[26] D.Ruelle,{可微动力系统的遍历理论},Inst.Hautes Etures Sci。出版物。数学。,50(1979年),第27-58页,http://dx.doi.org/10.1007/BF02684768doi:10.1007/BF2684768·Zbl 0426.58014号
[27] K.A.Takeuchi,H.Yang,F.Ginelli,G.Radons,and H.Chateí,{切空间的双曲解耦与耗散系统的有效维数},Phys。E版,84(2011),046214,http://dx.doi.org/10.103/PhysRevE.84.046214。
[28] R.Temam,{惯性流形},数学。Intelligencer,12(1990),第68-74页,http://dx.doi.org/10.1007/BF03024036doi:10.1007/BF03024036·Zbl 0711.58025号
[29] R.Temam,《力学和物理学中的无限维动力系统》,第二版,纽约斯普林格出版社,2013年。
[30] L.N.Trefethen,《MATLAB中的光谱方法》,软件,环境。工具10,SIAM,费城,2000,http://dx.doi.org/10.1137/1.978089878719598doi:10.1137/1.9780898719598·Zbl 0953.68643号
[31] L.N.Trefethen和D.Bau,III,{数值线性代数},SIAM,费城,1997年·Zbl 0874.65013号
[32] D.S.Watkins,{矩阵特征值问题:GR和Krylov子空间方法},SIAM,费城,2007,http://dx.doi.org/10.1137/1.9780898717808doi:10.1137/1.9780898717808·Zbl 1142.65038号
[33] D.S.Watkins,{弗朗西斯算法},Amer。数学。《月刊》,118(2011),第387-403页,http://dx.doi.org/10.4169/amer.math.monthly.118.05.387。 ·Zbl 1214.65016号
[34] C.L.Wolfe和R.M.Samelson,{从奇异向量中恢复Lyapunov向量的有效方法},Tellus A,59(2007),第355-366页,http://dx.doi.org/10.1111/j.1600-0870.2007.00234.xdoi:10.1111/j.1600-0870.2007.00234.x。
[35] H.Yang和G.Radons,{通过Lyapunov投影方法探测惯性流形的几何},Phys。修订稿。,108(2012)、154101,http://dx.doi.org/10.10103/PhysRevLett.108.154101doi:10.1103/PhysRevLett.108.154101。
[36] H.-L.Yang和G.Radons,{协变和正交Lyapunov向量的比较},物理学。版本E(3),82(2010),046204,http://dx.doi.org/10.103/PhysRevE.82.046204doi:10.1103/PhysRevE.82.046204。
[37] H.-L.Yang、K.A.Takeuchi、F.Ginelli、H.Chateí和G.Radons,{双曲性和空间扩展耗散系统的有效维数},Phys。修订稿。,102 (2009), 074102, http://dx.doi.org/10.10103/PhysRevLett.102.074102。
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。