项目名称: 哈密尔顿系统的高效的辛和多辛算法

项目编号: No.11271171

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 孔令华

作者单位: 江西师范大学

项目金额: 68万元

中文摘要: 本项目从数值算法应该简单、高效、实用的角度出发,研究确定性哈密尔顿系统和随机哈密尔顿系统的辛和多辛算法。首先,讨论确定性哈密尔顿系统的辛和多辛算法,主要有分裂步辛和多辛算法、外推辛和多辛算法。同时对算法进行数值分析,进而研究这些算法和理论在量子力学、电磁理论等领域中的应用。其次,研究哈密尔顿系统的伪辛和伪多辛算法,以提高具有辛或多辛算法特性的数值算法的计算效率。对算法进行数值分析并应用于数值计算。最后,研究随机哈密尔顿系统的随机辛和多辛算法,特别是随机多辛算法。主要包括随机辛算法、随机哈密尔顿系统的多辛结构和理论,随机多辛算法的构造方法,讨论算法对一些守恒量的保持情况、强(弱)收敛性和稳定性等。同时研究其在具体随机辛和多辛哈密尔顿系统中的应用,如随机Maxwell方程、随机Schr?dinger方程、随机KdV方程。

中文关键词: 哈密尔顿系统;辛算法;多辛算法;守恒律;计算效率

英文摘要: From the standpoint of simplicity,high efficiency and practicality of a numerical algorithm, we study the symplectic and multisymplectic algorithms for deterministic Hamiltonian systems and stochastic Hamiltonian systems in the work.Firstly, we will discuss the symplectic and multisymplectic algorithms for determinstic Hamiltonian systems: splitting symplectic and multisymplectic algorithms,extrapolation symplectic and multisymplectic algorithms. Moreover, we will analyze the methods numerically. Based on the theoretical analysis, we will study their application to quantum mechanics, electromagnetism,etc. And then, we will study pseudo-symplectic and pseudo-multisymplectic algorithms to improve the computational efficiency of numerical methods with the characters of symplectic or multisymplectic algorithms. In addition, their numerical analysis and application will be investigated. Finally, the stochastic symplectic and multisymplectic algorithms will be studied for stochastic Hamiltonian systems, espcially the latter. It consists of stochastic symplectic algorithms, the multisymplectic structure and theory for stochastic Hamiltonian systems, and how to construct stochastic multisymplectic algorithms. It will discuss the degree preserved of some conserved quanties by the methods, strong (weak) convergence and st

英文关键词: Hamiltonian system;Symplectic algorithms;Multisymplectic algorithms;Conservation laws;Computational efficiency

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