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耦合非线性Klein-Gordon-Schrodinger方程的紧致差分方法
作 者: 孙启航
导 师: 张鲁明
学 校: 南京航空航天大学
专 业: 计算数学
关键词: 耦合非线性Klein-Gordon-Schrodinger方程 紧致差分格式 能量方法 守恒性 收敛性
分类号: O241.8
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 9次
引 用: 0次
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内容摘要
本文基于有限差分方法对一维和二维的耦合非线性Klein‐Gordon‐Schrodinger方程构造紧致差分格式并给出相关理论证明和数值实验.我们首先对一维耦合非线性Klein‐Gordon‐Schrodinger方程建立了两个紧致差分格式.我们先构造了一个线性化的紧致差分格式,并得到了所满足的两个守恒量,在先验估计的基础上证明了该格式在最大模意义下无条件收敛.数值实验验证了格式的收敛阶和稳定性.为了提高计算速度,我们又构造了一个新的线性化的差分格式,该格式是解耦的,利于并行计算,相对于其他格式大大提高了计算速度,通过理论证明和数值实验验证了该格式的守恒性和收敛性.其次我们对二维耦合非线性Klein-Gordon-Schrodinger方程进行了初步的研究,直接构造了该方程的紧致差分格式,并得到了所满足的守恒律,而且也证明了该格式的收敛性.数值实验的结果也证明了该格式的稳定性,并验证了其收敛阶为O (τ~2+h~4).
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-6 目录 6-7 图表清单 7-8 第一章 绪论 8-10 1.1 研究背景 8 1.2 本文的内容安排 8-10 第二章 预备知识 10-13 2.1 定义符号 10-11 2.2 引理介绍 11-13 第三章 耦合非线性 KGS 方程的线性化紧致差分格式 I 13-26 3.1 格式构造及其离散守恒律 13-15 3.1.1 差分格式的构造 13-14 3.1.2 离散守恒律 14-15 3.2 格式的依最大模范数的收敛性分析 15-21 3.3 数值实验 21-26 第四章 耦合非线性 KGS 方程的线性化紧致差分格式 II 26-39 4.1 格式构造以及离散守恒律 26-29 4.1.1 差分格式的构造 26-27 4.1.2 离散守恒律 27-29 4.2 格式的依最大模范数的收敛性分析 29-34 4.3 数值实验 34-39 第五章 二维耦合非线性 KGS 方程的紧致差分格式 39-49 5.1 差分格式的构造 39-41 5.2 离散守恒律 41-43 5.3 格式的收敛性证明 43-47 5.4 数值实验 47-49 第六章 总结与展望 49-50 参考文献 50-53 致谢 53-54 攻读硕士学位期间发表(录用)论文情况 54
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中图分类: > 数理科学和化学 > 数学 > 计算数学 > 数值分析 > 微分方程、积分方程的数值解法
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