×

二维分数阶Klein-Gordon-Schrödinger方程的保结构算法。 (英语) Zbl 1442.65219号

摘要:本文旨在构建二维空间分数Klein-Gordon-Schrödinger方程的保结构数值格式,该格式基于新开发的分区平均矢量场方法。首先,我们导出了一个等价方程,并利用分数阶拉普拉斯泛函的变分导数将该方程转化为无穷维正则哈密顿系统。然后,我们使用傅里叶伪谱方法在空间方向上对方程进行离散,得到一个半离散保守系统,该系统可以重新表示为有限维正则哈密顿系统。将分块平均向量场方法进一步应用于半离散系统,得到了一类能精确保持质量和能量的全离散格式。最后给出了数值算例来验证我们的理论分析结果。

MSC公司:

65平方米 含偏微分方程初值和初边值问题离散方程的数值解
65页第10页 含辛积分器哈密顿系统的数值方法
65纳米35 偏微分方程边值问题的谱、配置及相关方法
26A33飞机 分数导数和积分
35兰特 分数阶偏微分方程
55年第35季度 NLS方程(非线性薛定谔方程)

软件:

水仙花
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Bao,W。;Yang,L.,Klein-Gordon-Schrödinger方程的高效精确数值方法,J.Compute。物理。,225, 1863-1893 (2007) ·Zbl 1125.65093号
[2] Barkai,E。;梅茨勒,R。;Klafter,J.,《从连续时间随机游动到分数阶福克-普朗克方程》,物理学。E版,61132-138(2000)
[3] 本森博士。;Wheatcraft,S.公司。;Meerschaert,M.,《勒维运动的分数阶控制方程》,《水资源》。第361413-1423号决议(2000年)
[4] 布莱克利奇,J。;Babajanov,B.,分数Klein-Gordon-Schrödinger方程和中间相对论,数学。Æ特纳,3601-615(2013)·Zbl 1288.35445号
[5] 卡法雷利,L。;Silvestre,L.,与分数拉普拉斯算子相关的一个推广问题,Commun。部分差异。等于。,32, 1245-1260 (2007) ·兹比尔1143.26002
[6] 蔡,J。;沈,J.,一般多符号哈密顿偏微分方程的两类线性隐式局部能量保持方法,J.Compute。物理。,401,第108975条pp.(2020)·Zbl 1453.65437号
[7] 蔡,J。;Zhang,H.,高维阻尼非线性薛定谔方程的有效格式,应用。数学。莱特。,102,第106158条pp.(2020)·Zbl 1465.65067号
[8] 蔡伟(Cai,W.)。;李,H。;Wang,Y.,分区平均向量场方法,J.Compute。物理。,370,25-42(2018)·Zbl 1398.65331号
[9] 曹,J。;Song,G。;Wang,J。;石青(Shi,Q.)。;Sun,S.,一类具有弱空间源的时间分数阶非线性反应扩散方程的爆破解和整体解,Appl。数学。莱特。,61, 201-206 (2019) ·Zbl 1407.35034号
[10] Deng,W.,空间和时间分数阶Fokker-Planck方程的有限元方法,SIAM J.Numer。分析。,47, 204-226 (2008) ·兹比尔1416.65344
[11] 丁,H。;Li,C。;Chen,Y.,Riesz导数的高阶算法及其应用(II),J.Compute。物理。,293, 218-237 (2015) ·Zbl 1349.65284号
[12] Hong,J。;江,S。;Li,C.,Klein-Gordon-Schrödinger方程的显式多符号方法,J.Compute。物理。,228, 3517-3532 (2009) ·Zbl 1164.65035号
[13] 洪,Q。;Wang,Y。;Wang,J.,二维Klein-Gordon-Schrödinger方程线性Fourier伪谱格式的最佳误差估计,J.Math。分析。申请。,468, 817-838 (2018) ·Zbl 1407.65213号
[14] 黄,C。;郭,B。;黄,D。;Li,Q.,分数Klein-Gordon-Schrödinger系统在粗糙初始数据下的全局适定性,Sci。中国,591345-1366(2016)·兹比尔1346.35213
[15] Li,C。;Wang,Z.,Caputo型偏微分方程的局部间断Galerkin有限元方法:数值分析,应用。数字。数学。,140, 1-22 (2019) ·Zbl 1435.65161号
[16] 李,M。;黄,C。;Zhao,Y.,耦合分数阶Klein-Gordon-Schrödinger方程的快速保守数值算法,Numer。算法(2020)·Zbl 1442.65168号
[17] Lin,Y。;Xu,C.,时间分数阶扩散方程的有限差分/谱近似,J.Compute。物理。,225, 1533-1552 (2007) ·Zbl 1126.65121号
[18] 刘,F。;Burrage,K.,《生物系统分数阶动力学模型参数估计的新技术》,计算。数学。申请。,62, 822-833 (2011) ·Zbl 1228.93114号
[19] 刘,X。;Xu,C.,Navier-Stokes-Nernst-Planck-Poisson方程的高效时间步进/谱方法,Commun。计算。物理。,21, 1408-1428 (2017) ·Zbl 1488.76087号
[20] 麦克拉克伦,R。;基斯佩尔,G。;Robidoux,N.,使用离散梯度的几何积分,Philos。事务处理。R.Soc.伦敦。A、 3571021-1045(1999)·Zbl 0933.65143号
[21] 梅茨勒,R。;Klafter,J.,《异常扩散的随机行走指南:分数动力学方法》,《物理学》。代表,339,1-77(2000)·Zbl 0984.82032号
[22] 基斯佩尔,G。;McLachlan,R.,一类新的保能数值积分方法,J.Phys。A、 数学。理论。,41, 75-97 (2008) ·Zbl 1132.65065号
[23] 伦卡尔。;Stinga,P.,环面上的分数拉普拉斯算子,Commun。康斯坦普。数学。,18,第1550033条pp.(2016)·Zbl 1383.35246号
[24] 王,D。;肖,A。;Yang,W.,空间分数阶耦合非线性薛定谔方程的线性隐式保守差分格式,J.Compute。物理。,272, 644-655 (2014) ·Zbl 1349.65339号
[25] Wang,J。;Xiao,A.,分数阶Klein-Gordon-Schrödinger方程的有效保守差分格式,应用。数学。计算。,320, 691-709 (2018) ·Zbl 1427.65189号
[26] Wang,J。;肖,A.,守恒傅里叶谱方法和空间分数阶Klein-Gordon-Schrödinger方程的数值研究,应用。数学。计算。,350, 348-365 (2019) ·Zbl 1429.65254号
[27] 王,P。;Huang,C.,非线性分数阶Schrödinger方程的保守线性化差分格式,Numer。算法,69,625-641(2015)·Zbl 1325.65127号
[28] 王,P。;Huang,C.,分数阶薛定谔方程的保结构数值方法,应用。数字。数学。,129, 137-158 (2018) ·兹比尔1393.65055
[29] Wyss,W.,分数Black-Scholes方程,分形。计算应用程序。分析。,3,51-61(2000年)·Zbl 1058.91045号
[30] Zaslavsky,G.,《混沌、分数动力学和反常输运》,《物理学》。众议员,371,461-580(2002)·Zbl 0999.82053号
[31] 曾伟。;肖,A。;Li,X.,多维非线性复分数阶Ginzburg-Landau方程的Fourier伪谱方法的误差估计,应用。数学。莱特。,93, 40-45 (2019) ·Zbl 1414.65026号
[32] X.赵。;孙,Z。;Peng,H.,二维非线性空间分数阶Schrödinger方程的四阶紧致ADI格式,SIAM J.Sci。计算。,36,A2865-A2886(2014)·Zbl 1328.65187号
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。