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非线性分数阶薛定谔方程的能量守恒差分格式。 (英语) Zbl 1349.65346号

摘要:本文研究了非线性Riesz空间分数阶Schrödinger方程的能量守恒的Crank-Nicolson差分格式。我们对守恒性质进行了严格的分析,包括离散意义上的质量守恒和能量守恒。基于Brouwer不动点定理,证明了差分解的存在性。借助于能量方法,证明了差分解是唯一的,并且在具有时间步长(τ)和网格大小(h)的(l^2)范数下收敛于(O(τ2+h^2)阶。最后提出了一种线性化迭代算法,并通过数值实验验证了理论结果。

MSC公司:

2006年6月65日 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
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)
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Naber,M.,时间分数阶薛定谔方程,J.Math。物理。,45, 3339 (2004) ·Zbl 1071.81035号
[2] 拉斯金,N.,分数量子力学,物理学。修订版E,6213135-3145(2000)
[3] 拉斯金,N.,分数量子力学和Lévy路径积分,物理学。莱特。A、 268298-305(2000)·Zbl 0948.81595号
[4] 拉斯金,N.,分数薛定谔方程,物理学。E版,66,056108(2002)
[5] 郭,X。;Xu,M.,分数阶薛定谔方程的一些物理应用,J.Math。物理。,47, 082104 (2006) ·Zbl 1112.81028号
[6] Secchi,S.,N,J.Math中非线性分数阶薛定谔方程的基态解。物理。,54, 031501 (2013) ·Zbl 1281.81034号
[7] Wei,L。;他,Y。;张,X。;Wang,S.,时间分数阶薛定谔方程隐式完全离散局部不连续伽辽金方法的分析,有限元。分析。设计。,59, 28-34 (2012)
[8] Wei,L。;张,X。;库马尔,S。;Yildirim,A.,基于隐式全离散局部间断Galerkin方法对时间分数耦合Schrödinger系统的数值研究,计算。数学。申请。,64, 2603-2615 (2012) ·Zbl 1268.65139号
[9] 莫赫比,A。;阿巴斯扎德,M。;Dehghan,M.,《基于配点和径向基函数的无网格技术用于求解量子力学中产生的时间分数阶非线性薛定谔方程》,《工程分析》。已绑定。元素。,37, 475-485 (2013) ·Zbl 1352.65397号
[10] 阿莫尔,P。;Fernández,F.M。;霍夫曼,C.P。;Sáenz,R.A.,分数量子力学的配置方法,J.Math。物理。,51, 122101 (2010) ·Zbl 1314.81061号
[11] 阿坦加纳,A。;Cloot,A.H.,空间分数阶变阶Schrödinger方程的稳定性和收敛性,Adv.Differ。Equ.、。,2013, 1-10 (2013) ·Zbl 1380.35157号
[12] Wang博士。;萧,A。;Yang,W.,Crank-Nicolson差分格式,用于带有Riesz空间分数阶导数的耦合非线性Schrödinger方程,J.Compute。物理。,242, 670-681 (2013) ·Zbl 1297.65100号
[13] 杨琼。;刘,F。;Turner,I.,具有Riesz空间分数导数的分数阶偏微分方程的数值方法,应用。数学。型号。,34, 200-218 (2010) ·Zbl 1185.65200号
[14] Podlubny,I.,分数微分方程(1999),学术出版社:圣地亚哥学术出版社·Zbl 0918.34010号
[15] 郭,B。;韩,Y。;Xin,J.,分数阶非线性薛定谔方程周期边值问题整体光滑解的存在性,应用。数学。计算。,204, 468-477 (2008) ·Zbl 1163.35483号
[16] Zhang,F.,非线性薛定谔系统的数值模拟:一种新的保守格式,应用。数学。计算。,71, 165-177 (1995) ·Zbl 0832.65136号
[17] 李,S。;Vu-Quoc,L.,非线性Klein-Gordon方程一类算法的有限差分微积分不变结构,SIAM J.Numer。分析。,32, 1839-1875 (1995) ·Zbl 0847.65062号
[18] Bao,W。;Jaksch,D。;Markowich,P.,玻色-爱因斯坦凝聚Gross-Pitaevskii方程的数值解,J.Compute。物理。,187318-342(2003年)·Zbl 1028.82501号
[19] Bao,W。;李,H。;Shen,J.,计算旋转玻色-爱因斯坦凝聚体动力学的广义拉盖尔-傅里叶-海默特伪谱方法,SIAM J.Sci。计算。,31, 3685-3711 (2009) ·Zbl 1205.82096号
[20] Thalhammer,M.,含时薛定谔方程的高阶指数算子分裂方法,SIAM J.Numer。分析。,26, 2022-2038 (2008) ·Zbl 1170.65061号
[21] Delfour,M。;Fortin,M。;Payer,G.,非线性薛定谔方程的有限差分解,J.Compute。物理。,44, 277-288 (1981) ·Zbl 0477.65086号
[22] Akrivis,G.D.,三次薛定谔方程的有限差分离散化,IMA J.Numer。分析。,13, 115-124 (1993) ·Zbl 0762.65070号
[23] Chang,Q。;Jia,E。;Sun,W.,求解广义非线性薛定谔方程的差分格式,J.Compute。物理。,148, 397-415 (1999) ·Zbl 0923.65059号
[24] 谢S。;李·G。;Yi,S.,一维非线性薛定谔方程的高精度紧致有限差分格式,计算。方法应用。机械。工程,1981052-1060(2009)·Zbl 1229.81011号
[25] Dehghan,M。;Taleei,A.,求解常系数和变系数非线性薛定谔方程的紧凑分步有限差分方法,计算。物理学。社区。,181, 43-51 (2010) ·Zbl 1206.65207号
[26] 高,Z。;Xie,S.,二维薛定谔方程的四阶交替方向隐式紧致差分格式,应用。数字。数学。,61, 593-614 (2011) ·Zbl 1221.65220号
[27] Bao,W。;Cai,Y.,带波算子的非线性薛定谔方程有限差分方法的一致误差估计,SIAM J.Numer。分析。,50, 492-521 (2012) ·Zbl 1246.35188号
[28] Bao,W。;Cai,Y.,带角动量旋转的Gross-Pitaevskii方程有限差分方法的最佳误差估计,数学。计算。,82, 99-128 (2013) ·Zbl 1264.65146号
[29] 王,T。;郭,B。;Xu,Q.,二维非线性薛定谔方程的四阶紧致和能量守恒差分格式,J.Compute。物理。,243382-399(2013)·Zbl 1349.65347号
[30] Meerschaert,M.M。;Tadjeran,C.,分数阶平流-扩散流方程的有限差分近似,J.Compute。申请。数学。,172, 65-77 (2004) ·Zbl 1126.76346号
[31] Meerschaert,M.M。;谢夫勒,H.-P。;Tadjeran,C.,二维分数阶色散方程的有限差分方法,J.Compute。物理。,211249-261(2006年)·Zbl 1085.65080号
[32] Meerschaert,M.M。;Tadjeran,C.,双边空间分数阶偏微分方程的有限差分逼近,应用。数字。数学。,56, 80-90 (2006) ·Zbl 1086.65087号
[33] 伊里奇,M。;刘,F。;特纳,I。;Anh,V.,分数空间扩散方程的数值近似,分形。计算应用程序。分析。,8, 323-341 (2005) ·Zbl 1126.26009号
[34] 杨琼。;特纳,I。;刘,F。;Ilis,M.,解二维时空分数阶扩散方程的新数值方法,SIAM J.Sci。计算。,33, 1159-1180 (2011) ·Zbl 1229.35315号
[35] 周,H。;田伟。;Deng,W.,空间分数阶扩散方程的拟紧有限差分格式,J.Sci。计算。,56, 45-66 (2013) ·Zbl 1278.65130号
[36] 张,H。;刘,F。;Anh,V.,对称空间分数阶偏微分方程的Galerkin有限元近似,应用。数学。计算。,217, 2534-2545 (2010) ·Zbl 1206.65234号
[37] Ortigueira,M.D.,通过分数阶中心导数的Riesz势算子和逆,国际数学杂志。数学。科学。,1-12 (2006) ·Zbl 1122.26007号
[38] 切利克,C。;Duman,M.,带Riesz分数导数的分数阶扩散方程的Crank-Nicolson方法,J.Compute。物理。,231, 1743-1750 (2012) ·兹比尔1242.65157
[39] 沈,S。;刘,F。;Anh,V。;特纳,I。;Chen,J.,Riesz空间分数阶对流扩散方程的一种新的数值近似,IMA J.Appl。数学。(2012)
[40] 安德鲁斯,G.E。;Askey,R。;Roy,R.,《特殊功能》(1999),剑桥大学出版社·Zbl 0920.33001号
[41] 孙,Z。;赵,D.,关于耦合非线性薛定谔方程差分格式的(L_)收敛性,计算。数学。申请。,59, 3286-3300 (2010) ·Zbl 1198.65173号
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