×

一种快速计算非线性随机微分方程瞬态解概率密度的解析-数值方法。 (英语) Zbl 1213.60103号

摘要:非线性Itós随机微分方程解的概率密度由相应的Kolmogorov-forward/Fokker-Planck方程描述。密度提供了有关相关概率分布的最完整信息。在许多应用中,这是一个至关重要的优势,例如在风或海浪引起的随机荷载下对浮式结构物进行建模。概率密度方程数值解的实用方法结合了分析和数值技术。本工作开发了一种新的分析-数值方法,即连续变换(ST)方法,它是路径积分(PI)方法的一个版本。ST技术基于转移概率密度的分析近似值。它使PI方法能够明确考虑近似中的阻尼矩阵。这是通过将先前为双稳态非线性反应扩散方程引入的另一种方法推广到概率密度方程来实现的。ST方法还包括对时间步长的控制。ST方法的总体精度可以在各种非线性示例上进行测试。提出了一个这样的例子。它是一个一维非线性伊托方程,描述了船舶在风或海浪随机阻力作用下沿直线操纵的速度。结合复杂的阻尼矩阵图,还讨论了海洋工程中的另一个问题,即船舶的横摇直到可能倾覆。这项工作为未来的研究提出了一些方向。

理学硕士:

60 H10型 随机常微分方程(随机分析方面)
65立方厘米 随机微分和积分方程的数值解
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] R.Z.Has’minskii˘,微分方程的随机稳定性,Sijthoff&Noordhoff,Alphen aan den Rijn,荷兰,1980。;R.Z.Has'minskii˘,微分方程的随机稳定性,Sijthoff&Noordhoff,Alphen aan den Rijn,荷兰,1980年·Zbl 0441.60060号
[2] Arnold,L.,《随机微分方程:理论与应用》(1974),John Wiley&Sons:John Willey&Sons纽约·Zbl 0278.60039号
[3] Kreée,P。;Soize,C.,《随机现象的数学》。《机械结构的随机振动》(1986),D.Reidel出版社:D.Reide出版社Dordrecht·Zbl 0628.73099号
[4] 阿诺德,L。;Chueshov,I。;Ochs,G.,随机海洋中船舶的稳定性和倾覆——调查,非线性动力学。,36, 135-179 (2004) ·Zbl 1090.70014号
[5] 斯皮鲁,K.J。;汤姆森,J.M.T.,《船舶运动的非线性动力学:领域概述和一些最新发展》,R.Soc.Lond。菲洛斯。事务处理。序列号。A、 数学。物理学。工程科学。,358, 1771, 1735-1760 (2000) ·Zbl 0968.70003号
[6] 罗伯茨,J.B。;Vasta,M.,随机波浪中非线性船舶横摇的马尔可夫建模和随机识别,R.Soc.Lond。菲洛斯。事务处理。序列号。A、 数学。物理学。工程科学。,358, 1771, 1917-1941 (2000) ·Zbl 0980.70020号
[7] Henjes,K.,湍流风速数据中的各向同性和各向异性相关性,Bound-铺设。美托洛尔。,84, 1, 149-167 (1997)
[8] 莫里,M。;田中,M。;Mizoguchi,S.,《船舶操纵性及其应用的模拟程序》,石川岛海郎工程评论,13,5,571-582(1973),(日语)
[9] M.Minoura,S.Naito,《评估耐波性能的随机模型》,载于:《第14届国际海洋极地工程会议论文集》,2004年(国际海洋和极地工程师学会),2004年,第331-338页。;M.Minoura,S.Naito,《耐波性能评估的随机模型》,载于《第14届国际海洋极地工程会议论文集》,2004年(海洋和极地工程师国际协会),第331-338页。
[10] M.Minoura,S.Naito,《有效波高和平均波周期联合概率建模》,载于《第十三届国际海洋极地工程会议论文集》,2003年(国际海洋和极地工程师协会),第1383-1390页。;M.Minoura,S.Naito,《有效波高和平均波周期联合概率建模》,载于《第十三届国际海洋极地工程会议论文集》,2003年(国际海洋和极地工程师协会),第1383-1390页。
[11] 北卡罗来纳州贝洛莫。;LeTallec,P。;Perthame,B.,《非线性Boltzmann方程的解:分析和计算方法综述》,计算。数学。申请。,30, 7, 21-30 (1995) ·Zbl 0832.76084号
[12] 北卡罗来纳州贝洛莫。;Flandoli,F.,《连续介质物理中的随机偏微分方程》,基于Itós型方程的随机插值方法,数学。计算。模拟。,31, 1-2, 3-17 (1989) ·Zbl 0706.60063号
[13] 马蒙托夫,Y.V。;Willander,M.,《高维非线性扩散随机过程》。工程应用建模。应用科学数学进展系列。高维非线性扩散随机过程。工程应用建模。应用科学数学进展丛书,第56卷(2001),《世界科学:世界科学河边》(美国新泽西州),xx+297页·Zbl 1009.60067号
[14] 北卡罗来纳州贝洛莫。;Forni,G.,《寻找复杂多细胞系统生物数学理论的新范式》,《数学》。模型方法应用。科学。,16, 7, 1001-1029 (2006) ·Zbl 1093.92002年
[15] N.Bellomo,《复杂生活系统建模》。动力学理论和随机博弈方法,Birkhäuser,波士顿,2007。;N.Bellomo,《复杂生活系统建模》。动力学理论和随机博弈方法,Birkhäuser,波士顿,2007年·Zbl 1140.91007号
[16] E.Dean,R.Glowinski,C.H.Li,高维抛物线问题的数值解,收录于:《第五届陆军应用数学与计算会议汇刊》(ARO Rep.88-01),美国三角研究公园美国陆军研究办公室,1988年,第207-285页。;E.Dean,R.Glowinski,C.H.Li,高维抛物线问题的数值解,收录于:《第五届陆军应用数学与计算会议汇刊》(ARO Rep.88-01),美国三角研究公园美国陆军研究办公室,1988年,第207-285页·Zbl 0658.65098号
[17] Naess,A。;Johnsen,J.M.,通过路径积分解方法对非线性柔顺海洋结构物的响应统计,Probab。工程机械。,8, 91-106 (1993)
[18] Naess,A。;Moe,V.,非线性动力系统的有效路径积分方法,Probab。工程机械。,15, 221-231 (2000)
[19] Iourtchenko,D。;莫,E。;Naess,A.,用路径积分法研究强非线性系统的响应概率密度函数,国际非线性力学杂志。,第41页,第5693-705页(2006年)·Zbl 1160.70360号
[20] Naess,A。;科尔内斯,F.E。;Mo,E.,通过数值路径积分的随机直齿轮动力学,J.Sound Vib。,302, 4-5, 936-950 (2007) ·Zbl 1242.74211号
[21] Mamonov,E。;Koptioug,A.V。;Psiuk-Maksymowicz,K.,增生扩展顺势流维持细胞数量的最小相变模型,生物学报。,54, 2, 61-101 (2006)
[22] Psiuk-Maksymowicz,K。;Mamonov,E.,放射治疗下肿瘤增生的基于Homorhesis的建模和快速数值分析,数学。计算。型号1。,47, 5-6, 580-596 (2008) ·Zbl 1149.92020号
[23] Mamonov,E.,常微分方程的动态平衡解及其在应用问题中的作用,应用。数学。莱特。,21, 4, 320-325 (2008) ·Zbl 1143.34314号
[24] Mamonov,E.,Kolmogorov-forward/Fokker-Planck方程的非平稳不变分布和流体动力学类型推广,应用。数学。莱特。,18, 9, 976-982 (2005) ·Zbl 1091.60018号
[25] Kolmogoroff,A.,《Wahrscheinlichkeit-srechnung数学中的分析方法》。安,104,1415-458(1931年)·Zbl 0001.14902号
[26] Feller,W.,一维扩散过程,Trans。美国数学。《社会学杂志》,77,1-31(1954)·Zbl 0059.11601号
[27] 吉曼,I.I。;Skorohod,A.V.,《随机微分方程》(1972),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约·Zbl 0242.60003号
[28] Gantmacher,F.R.,《矩阵理论》,第1卷和第2卷(1959年),切尔西出版社:切尔西出版社,纽约·Zbl 0085.01001号
[29] 盖尔芬德,I.M。;Shilov,G.E.,《广义函数、性质和运算》,第1卷(1964年),学术出版社:纽约学术出版社·Zbl 0115.33101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。