几类分数阶和随机分数阶非线性Schr?dinger方程的理论分析和数值算法研究

来源 :国防科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zxwss
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
分数阶偏微分方程和随机分数阶偏微分方程理论已经被广泛应用到诸多工程和科学技术领域,能够更准确的描述复杂系统的演化规律。其理论分析和数值算法研究是一个核心热点问题。本文主要研究了带线性耗散项的分数阶非线性Schr?dinger方程和随机分数阶非线性Schr?dinger方程的解的适定性和数值算法构造及分析。论文共分七章,主要包括以下四部分内容:带线性耗散项的空间分数阶非线性Schr?dinger方程理论分析和数值算法研究、Stratonovich型乘性噪声驱动的随机空间分数阶非线性Schr?dinger方程理论分析和数值算法研究、时空白噪声驱动的随机时空分数阶非线性Schr?dinger方程理论分析、It?型乘性噪声驱动的随机时空分数阶非线性Schr?dinger方程理论分析和数值算法研究。第一章主要介绍了分数阶微积分的研究背景与意义、随机分数阶偏微分方程的研究背景与意义以及随机分数阶偏微分方程的研究现状,并概括了本文的主要研究内容。第二章主要介绍了分数阶微积分以及高斯噪声和随机偏微分方程相关的基础知识。论文主体的第二部分研究了几个分数阶Schr?dinger方程理论分析和数值算法,由第三、四、五、六章组成。第三章,我们首先证明了带线性耗散项的空间分数阶非线性Schr?dinger方程全局光滑解的存在唯一性,并给出了该方程的质量全局共形守恒特性。基于这一特性,构造了一个线性化的保全局共形质量的数值算法,并严格证明了数值格式解的存在唯一性、稳定性和收敛阶。在本章的最后,我们数值模拟了一些数值算例,验证了数值算法的保全局共形质量特性和收敛阶。第四章,我们考虑Stratonovich型乘性噪声驱动的随机空间分数阶非线性Schr?dinger方程,证明了该方程解的适定性和质量守恒特性。基于这一特性,时间方向上利用分裂方法,空间方向上利用Grünwald–Letikov方法,构造了一个质量守恒的数值算法,并证明了该算法的收敛性。第五章,我们讨论了时空白噪声驱动的随机时空分数阶非线性Schr?dinger方程的解的适定性。由于随机项的存在,经典的不动点方法不能直接用来证明解的存在唯一性,我们首先证明了随机卷积的正则性,再将随机卷积转化为随机系数得到一个等价方程,利用随机卷积的正则性条件,证明方程解的适定性。最后,我们将局部解的存在唯一性延拓到T→∞,并证明了全局解的存在唯一性。第六章,我们讨论了It?型乘性噪声驱动的随机时空分数阶非线性Schr?dinger方程的解的适定性,本章讨论的噪声为空间上的“彩色”噪声,与时空白噪声性质有很大的区别,我们在本章中,利用Mittag-Leffler函数的性质,证明了该方程解的存在唯一性,并分析了解的正则性。基于该方程的低正则性和H?lder连续性,在空间方向上我们利用谱Galerkin方法,时间方向上利用指数方法,构造了一个显式的数值算法,并给出了算法的稳定性和收敛性分析。
其他文献
在实际燃烧系统中,燃烧一般处于湍流状态,对湍流火焰结构的研究,有助于理解湍流与化学反应的相互作用规律,具有重要的科学意义;同时,对湍流火焰形态与尺寸的深入了解,有助于燃烧器的设计与优化,具有重要的工程应用价值。化学发光计算断层成像技术能够获得火焰的三维结构,是极具前景的研究手段。本文以湍流火焰为研究对象,结合理论分析和实验研究,探究了化学发光计算断层成像技术在湍流火焰研究中的应用,系统考察了射流火
目的本研究在气化理论指导下,选取临床超重/肥胖患者的病例资料,利用数据挖掘和网络药理学研究的方法,总结肥胖患者的辨证论治规律,提炼出核心处方,探讨核心处方的潜在作用机制,为后续深入研究奠定基础。方法对临床于2018年1月至2020年12月期间接受中药治疗的超重/肥胖患者的病例资料进行收集。通过数据挖掘的研究方法对患者的证治规律进行总结。收集后的病历资料按四诊信息、证候信息等进行整理,对其中接受中药
如今,半导体工艺已经进入7nm时代,半导体工艺的继续提升正变得举步维艰,体系结构的发展也同样面临很多困难。为了突破传统微处理器体系结构对性能提升的限制,一些面向特殊应用场景的非冯诺依曼计算结构被提出。CMOS型伊辛芯片就是其中之一,用于高效求解组合优化问题。伊辛芯片的自旋个数决定能够支持的应用规模。为了支持大规模的现实应用求解,现阶段的研究聚焦于进一步降低伊辛芯片硬件开销,以集成更多的自旋个数。但
复合固体推进剂是一种高颗粒含量的粘弹性复合材料,其力学性能一定程度上决定了固体发动机的结构完整性和贮存寿命,影响着固体导弹武器的可靠性和安全性。新一代导弹武器对固体推进剂力学性能提出了严峻挑战,现有设计方法难以满足要求,本文从细观尺度入手,基于二维Voronoi单元有限元方法(Voronoi Cell Finite Element Method,VCFEM),对推进剂的模量和泊松比等力学性能参数进
结构的轻量化不仅可以减少高精密复杂武器装备运行的能源消耗,而且可以为其带来更远的射程、更高的机动性以及更优越的动静态性能,是高精密复杂武器装备追求的关键指标。作为一种新型的轻质高强多功能结构,多胞填充结构可以在实现结构减重同时保持零件结构的力学性能,是一种实现高精密复杂武器装备轻量化设计的有效手段。针对传统均匀多胞结构设计时未考虑设计域内材料分布优化的不足,论文提出了一种面向激光增材制造的变密度多
热稠密等离子体中由光子和电子导致的连续原子过程是等离子体物理中的基础过程,其在确定等离子体电离平衡、状态方程和辐射不透明度中起着决定性的作用。最新的实验证据表明最新的理论在热稠密等离子体条件下显著低估了连续过程电离截面和速率。本文提出了热稠密等离子中连续电子瞬时空间局域化概念。连续电子瞬时空间局域化效应可以改变连续过程的基础物理性质。本文发展了一套研究考虑与等离子体环境耦合导致的量子退相干效应的连
Fe纤维具有高比表面积、大长径比、高磁导率、显著的磁各向异性等特性,是一种高效的微波吸收剂。但是,处于交变磁场中的Fe纤维表面会产生涡流,高电导率使趋肤效应更明显,导致微波在Fe纤维表面形成强反射,不利于Fe纤维对微波的吸收。研究表明,将Fe纤维的尺寸控制在纳米级别,可以有效地减少涡流的产生,提高阻抗匹配特性,降低Fe纤维表面对微波的反射。然而,Fe纳米线在使用中存在一些问题,如易团聚形成导电网络
六方氮化硼(h-BN)具有优异的综合性能以及特殊的二维结构,在众多高新技术领域具有十分广阔的应用前景。目前,h-BN材料的生长及制备工艺尚不成熟,现有的化学气相沉积(CVD)工艺温度高,腐蚀性强,工艺控制复杂,尚有很大的优化空间。本文以单组元氮化硼先驱体环硼氮烷为原料,采用化学气相沉积法,在石墨基底表面制备BN涂层,研究了沉积工艺对产物性能的影响,对CVD BN涂层的生长动力学进行了探究,分析模拟
强飞秒激光与原子、分子、凝聚态的相互作用蕴含着很多新的物理现象,是物理研究的前沿和重点。强场物理研究为人们探测和调控物质的超快动力学过程提供了强大的技术支持,具有重大的科学意义和应用价值。近年来,研究对象逐渐从原子分子向固体过渡。强激光场作用固体产生了极端非线性的电光学行为,实现了可以延伸到真空紫外和极远紫外区的固体高次谐波辐射,开启了固体强场物理研究的新时代。固体高次谐波不仅可以作为强阿秒脉冲源
分组密码是一类重要的对称密码。在众多评估分组密码安全性的分析方法中,不可能差分分析是一种非常有效的分析方法。本文以分组密码为研究对象,围绕不可能差分分析理论及应用展开研究。在结构不可能差分分析理论方面,首先,以已有的结构不可能差分理论为指导,针对基于LS设计理论的两个轻量级分组密码算法Fantomas和Robin,构造了比设计者给出的更长不可能差分。其次,针对两类特殊SPN结构,改进了结构不可能差