离散空间分数阶非线性薛定谔方程的预处理迭代方法

发布时间:2018-05-29 23:47

  本文选题:分数阶 + 非线性 ; 参考:《华东师范大学》2017年硕士论文


【摘要】:众所周知,非线性Schr(?)dinger方程在量子力学中占有十分重要的地位.近些年来,作为传统Schr(?)dinger方程的推广,分数阶Schr(?)dinger方程受到越来越多的关注,特别是关于其数值求解方法的研究.在本文中,我们主要讨论空间分数阶非线性Schr(?)dinger方程的预处理方法,包括耦合和非耦合情形.经过Crank-Nicolson差分离散后,得到一组复的非线性方程组.在用Newton方法求解时,每个迭代步都需要求解一个Jacobi矩阵线性方程组.本论文主要讨论的就是这些线性方程组的预处理Krylov子空间迭代方法,具体工作如下:(1)对于非耦合的分数阶非线性Schr(?)dinger方程,我们首先将原问题转化为具有2 × 2分块结构的实线性方程组,然后利用此系数矩阵的特殊结构,提出了一类基于交替方向和循环矩阵的预处理方法,并做了理论分析.数值算例表明,这类预处理子具有很好的数值表现.(2)针对耦合的分数阶非线性Schr(?)dinger方程,我们采用类似的方法,将原问题转化为4 × 4分块结构的实线性方程组.通过适当的矩阵分裂,将其中具有Toeplitz结构的矩阵与其它矩阵分离开来,提出了相应的交替方向预处理方法,并通过数值算例验证了预处理方法的有效性.
[Abstract]:As we all know, nonlinear Schr(?)dinger equation plays an important role in quantum mechanics. In recent years, as a generalization of the traditional Schr(?)dinger equation, the fractional Schr(?)dinger equation has attracted more and more attention, especially the research on its numerical solution. In this paper, we mainly discuss the preprocessing methods of fractional order nonlinear Schr(?)dinger equations, including coupled and uncoupled cases. After Crank-Nicolson difference discretization, a set of complex nonlinear equations are obtained. When solving by Newton method, each iteration step needs to solve a Jacobi matrix linear equation system. In this paper, we mainly discuss the preprocessing Krylov subspace iterative method for these linear equations. The main work is as follows: 1) for the uncoupled fractional nonlinear Schr(?)dinger equations, We first transform the original problem into a real linear equation system with 2 脳 2 block structure. Then, by using the special structure of the coefficient matrix, we propose a kind of preprocessing method based on alternating direction and cyclic matrix, and do theoretical analysis. Numerical examples show that this kind of preprocessor has good numerical performance. (2) for the coupled fractional nonlinear Schr(?)dinger equation, we use a similar method to transform the original problem into a real linear system with 4 脳 4 block structure. The matrix with Toeplitz structure is separated from other matrices by proper matrix splitting, and the corresponding alternating direction preprocessing method is proposed, and the validity of the preprocessing method is verified by numerical examples.
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O241.6

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵羽,蔡平,周敏东;分数阶Fourier变换的数值计算[J];哈尔滨工程大学学报;2002年06期

2 王德金;郑永爱;;分数阶混沌系统的延迟同步[J];动力学与控制学报;2010年04期

3 杨晨航,刘发旺;分数阶Relaxation-Oscillation方程的一种分数阶预估-校正方法[J];厦门大学学报(自然科学版);2005年06期

4 王发强;刘崇新;;分数阶临界混沌系统及电路实验的研究[J];物理学报;2006年08期

5 夏源;吴吉春;;分数阶对流——弥散方程的数值求解[J];南京大学学报(自然科学版);2007年04期

6 张隆阁;;一类参数不确定混沌系统的分数阶自适应同步[J];中国科技信息;2009年15期

7 陈世平;刘发旺;;一维分数阶渗透方程的数值模拟[J];高等学校计算数学学报;2010年04期

8 辛宝贵;陈通;刘艳芹;;一类分数阶混沌金融系统的复杂性演化研究[J];物理学报;2011年04期

9 黄睿晖;;分数阶微方程的迭代方法研究[J];长春理工大学学报;2011年06期

10 蒋晓芸,徐明瑜;分形介质分数阶反常守恒扩散模型及其解析解[J];山东大学学报(理学版);2003年05期

相关会议论文 前10条

1 李西成;;经皮吸收的分数阶药物动力学模型[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 谢勇;;分数阶模型神经元的动力学行为及其同步[A];第四届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2010年

3 张硕;于永光;王亚;;带有时滞和随机扰动的不确定分数阶混沌系统准同步[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

4 李常品;;分数阶动力学的若干关键问题及研究进展[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

5 李常品;;分数阶动力学简介[A];第三届海峡两岸动力学、振动与控制学术会议论文摘要集[C];2013年

6 蒋晓芸;徐明瑜;;时间依靠分数阶Schr銉dinger方程中的可动边界问题[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

7 王花;;分数阶混沌系统的同步在图像加密中的应用[A];第二届全国随机动力学学术会议摘要集与会议议程[C];2013年

8 王在华;;分数阶动力系统的若干问题[A];第三届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2009年

9 张硕;于永光;王莎;;带有时滞和随机扰动的分数阶混沌系统同步[A];第十四届全国非线性振动暨第十一届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集与会议议程[C];2013年

10 李西成;;一个具有糊状区的分数阶可动边界问题的相似解研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

相关博士学位论文 前10条

1 陈善镇;两类空间分数阶偏微分方程模型有限差分逼近的若干研究[D];山东大学;2015年

2 任永强;油藏与二氧化碳埋存问题的数值模拟与不确定性量化分析以及分数阶微分方程的数值方法[D];山东大学;2015年

3 蒋敏;分数阶微分方程理论分析与应用问题的研究[D];电子科技大学;2015年

4 卜红霞;基于分数阶傅里叶域稀疏表征的CS-SAR成像理论与算法研究[D];北京理工大学;2015年

5 杨变霞;分数阶Laplace算子的谱理论及其在微分方程中的应用[D];兰州大学;2015年

6 邵晶;几类微分系统的定性理论及其应用[D];曲阜师范大学;2015年

7 方益;分数阶Yamabe问题的一些紧性结果[D];中国科学技术大学;2015年

8 王国涛;几类分数阶非线性微分方程解的存在理论及应用[D];西安电子科技大学;2014年

9 陈明华;分数阶微分方程的高阶算法及理论分析[D];兰州大学;2015年

10 尹学辉;基于分数阶PDE的图像结构保持型去噪算法研究[D];重庆大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 黄志颖;非线性时间分数阶微分方程的数值解法[D];华南理工大学;2015年

2 赵九龙;基于分数阶微积分的三维图像去噪增强算法研究[D];宁夏大学;2015年

3 楚彩虹;单载波分数阶傅里叶域均衡系统及关键技术研究[D];郑州大学;2015年

4 全晓静;非线性分数阶积分方程的Adomian解法[D];宁夏大学;2015年

5 黄洁;非线性分数阶Volterra积分微分方程的小波数值解法[D];宁夏大学;2015年

6 庄峤;复合介质中时间分数阶热传导正逆问题及其应用研究[D];山东大学;2015年

7 高素娟;分数阶延迟偏微分方程的紧致有限差分方法[D];山东大学;2015年

8 赵珊珊;时—空分数阶扩散方程的快速算法以及MT-TSCR-FDE的快速数值解法[D];山东大学;2015年

9 王珍;分数阶奇异边值问题的研究[D];山东师范大学;2015年

10 冯静;一类分数阶奇异脉冲边值问题正解的存在性研究[D];山东师范大学;2015年



本文编号:1952988

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/benkebiyelunwen/1952988.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户74173***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com