高振荡量子动力系统的保结构算法与应用

基本信息
批准号:11271186
项目类别:面上项目
资助金额:50.00
负责人:吴新元
学科分类:
依托单位:南京大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:游雄,苗栋,石玮,王斌,刘凯,李计勇,胡国仲
关键词:
波形松弛Dirichlet辛性高振荡Filon型方法展式
结项摘要

This project focuses on systematic research on the theory, methods and applications of structure-preserving computation for highly oscillatory second-order quantum dynamical systems. Among the concerned stuctures of dynamical systems include invariants like Hamiltonian, symplecticity and multisympleticity, oscillation and high oscillation etc. The numerical integrators to be investigated are required to preserve the important physical properties of the exact solutions of the systems and they must have phase-lage order,dissipation order and algebraic order as high as possible and to have proper stability. Techinques of trigonometrical/exponential fitting and phase and amplification fitting are used to improve their ability of preserving structures; techniques of adaptive embedding and FSAL are used to upgrade their efficiency. Dirichlet's expansion is employed to approximate the solution of multivariate highly oscillatory problems. Modulated Fourier expansion is used to analyse the almost energy-preservation of numerical integrators. The AVF-type methods which avoid the computation of matrix exponential are used to preserve exactly the Hamiltonian. New multisymplectic integrators are developed for Hamiltonian PDEs. Spectrum and pseudospectrum methods are also considered. The effectiveness and efficiency of new methods are tested via numerical experiments. Applications involve the orbit problems, semi-discretized hyperbolic PDEs, molecular dynamical systems and quantum biological dynamical systems.

本项目系统研究高振荡二阶量子动力学系统的保结构计算的理论、方法及其应用。所关心的动力系统结构包括Hamilton量等不变量、辛与多辛性、振荡与高振荡性等,要求数值方法能够保持系统精确解的重要物理性质的同时,有尽可能高的相延迟阶、耗散阶和代数阶,并具有好的稳定性。三角拟合与指数拟合、相拟合与振幅拟合等技术提高方法的保结构性;变步长自适应嵌入技术与FSAL技术可提高方法的计算效率。用Dirichlet展开逼近多变量高振荡问题的解;modulated Fourier展开分析振荡系统数值积分方法的几乎保能量性;用避免矩阵指数计算的AVF型方法以精确保持原问题的Hamilton量;发展求解Hamiltonian PDE的新的多辛方法;探索针对量子力学方程的谱和伪谱方法。通过数值实验检验新方法的有效性与高效性;应用问题涉及轨道问题、半离散双曲型PDEs,分子动力系统、量子生物动力系统。

项目摘要

在现代数值分析的前沿领域中高振荡微分方程保结构算法的研究是一个非常困难的问题。本项目系统研究高振荡二阶量子动力学系统的保结构计算的理论、方法及其应用。所关心的动力系统结构包括Hamilton量等不变量、辛与多辛性、振荡与高振荡性等,要求数值方法能够保持系统精确解的重要物理性质的同时,有尽可能高的相延迟阶、耗散阶和代数阶,并具有好的稳定性。三角拟合与指数拟合、相拟合与振幅拟合等技术提高方法的保结构性;变步长自适应嵌入技术与FSAL技术可提高方法的计算效率。用Dirichlet展开逼近多变量高振荡问题的解;modulated Fourier展开分析振荡系统数值积分方法的几乎保能量性;用避免矩阵指数计算的AVF型方法以精确保持原问题的Hamilton量;发展求解Hamiltonian PDE的新的多辛方法;探索针对量子力学方程的谱和伪谱方法。通过数值实验检验新方法的有效性与高效性;应用问题涉及轨道问题、半离散双曲型PDEs,分子动力系统、非线性哈密顿系统。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

DOI:
发表时间:2016
3

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
4

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
5

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022

吴新元的其他基金

批准号:10771099
批准年份:2007
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
批准号:11671200
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

多频高振荡哈密顿系统保结构算法及应用

批准号:11671200
批准年份:2016
负责人:吴新元
学科分类:A0504
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
2

量子动力系统振荡问题数值解的理论与方法

批准号:10771099
批准年份:2007
负责人:吴新元
学科分类:A0504
资助金额:23.00
项目类别:面上项目
3

高振荡函数高性能数值积分算法及其应用

批准号:10771218
批准年份:2007
负责人:向淑晃
学科分类:A0504
资助金额:19.00
项目类别:面上项目
4

高振荡保守/耗散系统的指数型保结构算法

批准号:11801377
批准年份:2018
负责人:梅丽杰
学科分类:A0504
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目