Wave propagation problems have many applications in physics and engineering, and the stochastic effects are important in accurately modeling them due to the uncertainty of the media. This paper considers and analyzes a fully discrete finite element method for a class of nonlinear stochastic wave equations, where the diffusion term is globally Lipschitz continuous while the drift term is only assumed to satisfy weaker conditions as in [11]. The novelties of this paper are threefold. First, the error estimates cannot not be directly obtained if the numerical scheme in primal form is used. The numerical scheme in mixed form is introduced and several H\"{o}lder continuity results of the strong solution are proved, which are used to establish the error estimates in both $L^2$ norm and energy norms. Second, two types of discretization of the nonlinear term are proposed to establish the $L^2$ stability and energy stability results of the discrete solutions. These two types of discretization and proper test functions are designed to overcome the challenges arising from the stochastic scaling in time issues and the nonlinear interaction. These stability results play key roles in proving the probability of the set on which the error estimates hold approaches one. Third, higher order moment stability results of the discrete solutions are proved based on an energy argument and the underlying energy decaying property of the method. Numerical experiments are also presented to show the stability results of the discrete solutions and the convergence rates in various norms.


翻译:在物理学和工程学中,波波的传播问题有许多应用,由于媒体的不确定性,波浪的传播问题在物理和工程学中有许多应用,而随机效应对于准确模拟这些问题十分重要。本文件审议和分析了一个完全独立的非线性随机波方程式的有限元素法,该元素的传播术语是全球的Lipschitz 连续的,而漂移术语的假设只是为了满足[11] 中的较弱条件。本文的新颖之处是三重。首先,如果使用原始形式的数值公式,则无法直接获得错误估计。引入了混合形式的数字办法,并验证了强有力的解决方案的若干 H\"{o}尔德的连续性结果,该方法用于确定在美元2美元规范和能源规范中出现的误差估计数。第二,建议两种非线性术语的离散化术语的分类是为了建立美元=2美元的稳定性和能源稳定性结果。这两种离散和适当的测试功能旨在克服时间问题和非线性互动产生的挑战。这些稳定性和不连续性解决办法的关键作用是证明稳定性方法的概率,一个基于稳定性模型的模型的稳定性和衰变率的计算结果。

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