一类非线性薛定谔方程的数值解法
[Abstract]:Nonlinear Schrodinger equation is one of the most important equations in modern science. It is widely used in fluid mechanics, solid state physics, nonlinear optics, electromagnetism and so on. It is found that the solution of Schrodinger equation is composed of a series of solitons and dispersive waves when the inverse scattering method is used to study the Schrodinger equation. Then the soliton solution is widely studied and applied because of its good properties. Especially for the optical fiber communication system described by cubic nonlinear Schrodinger equation, the resulting optical fiber solitons have important applications in optical fiber communication. Nonlinear Schrodinger equation is a kind of nonlinear parabolic partial differential equation. It is difficult to solve its general analytical solution and there is no universal and effective method to solve it. Numerical method is usually used to study its properties. In this paper, three finite difference schemes for solving cubic nonlinear Schrodinger equation are given, and their local truncation errors and stability are analyzed theoretically. In the numerical experiment, the soliton solution of the square nonlinear Schrodinger equation is numerically solved for the specific initial-boundary value problem. Three difference schemes are used to numerically solve the evolution of the error between the numerical solution and the analytical solution when the initial value is disturbed. At the same time, the collision of two solitons completely separated at the initial time is numerically simulated. The results are the same as the theoretical results, so the validity of the three difference schemes is verified. The results show that the three finite difference schemes presented in this paper can be numerically solved effectively against the square nonlinear Schrodinger equation. Each of the three schemes has its own merits and demerits. The corresponding numerical scheme can be selected for numerical solution. Finally, the content of this paper is summarized, and the future work is prospected.
【学位授予单位】:河南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O241.82
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,本文编号:2388325
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