?
Family of Finite-Difference Schemes with Transparent Boundary Conditions for the Nonstationary Schrödinger Equation in a Semi-Infinite Strip
Доклады Академии наук. 2011. Vol. 83. No. 1. P. 12-18.
Zlotnik A.A., Zlotnik I.A.
В работе решается начально-краевая задача для обобщенного уравнения Шрёдингера (с переменными коэффициентами) в полуполосе; она возникает, например, в некоторых задачах ядерной физики.
Строится новое семейство двухслойных симметричных разностных схем с усреднениями по пространственным переменным на конечной сетке, охватывающее набор различных по способу построения схем. Рассмотренное с абстрактным прозрачным граничным условием (ПГУ), оно является абсолютно устойчивым в двух нормах по отношению как к начальным данным, так и к свободным членам. Для семейства схем выводится так называемое дискретное ПГУ, обосновывается устойчивость схем с ним и обсуждается реализация схем.
Язык:
английский
Ключевые слова: устойчивостьtwo-dimensional nonstationary Schrodinger equationtwo-level symmetric finite-difference schemes with averagesdiscrete transparent boundary conditionsimplementationдвумерное нестационарное уравнение Шрёдингерадвухслойные симметричные разностные схемы с усреднениямидискретные прозрачные граничные условияреализация stability
Злотник А. А., Злотник И. А., Доклады Академии наук 2011 Т. 436 № 1 С. 19-25
В работе решается начально-краевая задача для обобщенного уравнения Шрёдингера (с переменными коэффициентами) в полуполосе; она возникает, например, в некоторых задачах ядерной физики.
Строится новое семейство двухслойных симметричных разностных схем с усреднениями по пространственным переменным на конечной сетке, охватывающее набор различных по способу построения схем. Рассмотренное с абстрактным прозрачным граничным условием (ПГУ), оно является абсолютно устойчивым в ...
Добавлено: 5 июля 2012 г.
Zlotnik A., Romanova A., Applied Numerical Mathematics 2015 Vol. 93 P. 279-294
We consider an initial-boundary value problem for a 2D time-dependent Schrödinger equation on a semi-infinite strip. For the Numerov-Crank-Nicolson finite-difference scheme with discrete transparent boundary conditions, the Strang-type splitting with respect to the potential is applied. For the resulting method, the uniqueness of a solution and the uniform in time $L^2$-stability (in particular, $L^2$-conservativeness) together ...
Добавлено: 30 ноября 2013 г.
Zlotnik Alexander, Zlotnik Ilya, Computational Methods in Applied Mathematics 2015 Vol. 15 No. 2 P. 233-245
We consider the Cauchy problem for the 1D generalized Schrὅdinger equation on the whole axis. To solve it, any order finite element in space and the Crank-Nicolson in time method with the discrete transpa\-rent boundary conditions (TBCs) has recently been constructed. Now we engage the global Richardson extrapolation in time to derive the high order ...
Добавлено: 3 марта 2015 г.
Zlotnik Alexander, Zlotnik Ilya, / Cornell University. Series math "arxiv.org". 2014. No. arXiv:1405.3147.
Добавлено: 14 мая 2014 г.
Злотник А. А., Koltsova N., / Cornell University. Series math "arxiv.org". 2012. No. arXiv:1211.3613 [math.NA].
Решается начально-краевая задача для одномерного самосопряженного параболического уравнения на полуоси. Изучается широкое семейство двухслойных разностных схем с двумя параметрами - с усреднениями с весами как по времени, так и по пространству. Доказывается их устойчивость в двух нормах энергетическим методом. Строго выводятся дискретные прозрачные граничные условия методом производящих функций. Приводятся результаты численных экспериментов. Работа выполнена при ...
Добавлено: 25 января 2013 г.
Ducomet Bernard, Zlotnik Alexander, Romanova Alla, Applied Mathematics and Computation 2015 Vol. 255 P. 195-206
An initial-boundary value problem for the n -dimensional ($n\geq 2$) time-dependent Schrödinger equation in a semi-infinite parallelepiped is considered. Starting from the Numerov–Crank–Nicolson finite-difference scheme, we first construct higher order scheme with splitting space averages having much better spectral properties for $n\geq 3$. Next we apply the Strang-type splitting with respect to the potential and, third, construct discrete ...
Добавлено: 10 октября 2014 г.
Злотник А. А., Koltsova N., Computational Methods in Applied Mathematics 2013 Vol. 13 No. 2 P. 119-138
An initial-boundary value problem for the 1D self-adjoint parabolic equation on the half-axis is solved. We study a broad family of two-level finite-difference schemes with two parameters related to averages both in time and space. Stability in two norms is proved by the energy method. Also discrete transparent boundary conditions are rigorously derived for schemes ...
Добавлено: 6 апреля 2013 г.
Zlotnik Alexander, / Cornell University. Series math "arxiv.org". 2015.
We deal with an initial-boundary value problem for the generalized time-dependent Schr\"odinger equation with variable coefficients in an unbounded $n$--dimensional parallelepiped ($n\geq 1$). To solve it, the Crank-Nicolson in time and the polylinear finite element in space method with the discrete transpa\-rent boundary conditions is considered. We present its stability properties and derive new error ...
Добавлено: 27 марта 2015 г.
Ducomet B., Злотник А. А., Романова А. В., / Cornell University. Series math "arxiv.org". 2013. No. 1309.7280.
An initial-boundary value problem for the $n$-dimensional ($n\geq 2$) time-dependent Schrödinger equation in a semi-infinite (or infinite) parallelepiped is considered. Starting from the Numerov-Crank-Nicolson finite-difference scheme, we first construct higher order scheme with splitting space averages having much better spectral properties for $n\geq 3$. Next we apply the Strang-type splitting with respect to the potential ...
Добавлено: 1 октября 2013 г.
Zlotnik A., Čiegis R., Applied Mathematics Letters 2018 Vol. 80 P. 35-40
Добавлено: 6 января 2018 г.
Злотник А. А., Lapukhina A. V., Journal of Mathematical Sciences 2010 Vol. 169 No. 1 P. 84-97
We consider an initial-boundary value problem for the one-dimensional nonstationary Schrödinger equation on the half-axis and study a two-level symmetric finite-difference scheme of Numerov type with higher approximation order. This scheme is constructed on a finite mesh, which is uniform with respect to space, with a nonlocal approximate transparent boundary condition of a general form ...
Добавлено: 23 декабря 2015 г.
СПб. : Издательский дом Федоровой Г.В., 2015
Сборник Материалов III международной конференции "Устойчивость и процессы управления (SCP 2015)", посвященной 85-летию со дня рождения члена-корреспондента РАН, профессора Владимира Ивановича Зубова (1930-2000). ...
Добавлено: 14 октября 2015 г.
Zlotnik Alexander, Kinetic and Related Models 2015 Vol. 8 No. 3 P. 587-613
We deal with the initial-boundary value problem for the 1D time-dependent Schrödinger equation on the half-axis. The scheme with the Numerov averages on the non-uniform space mesh and of the Crank-Nicolson type in time is studied, with some approximate transparent boundary conditions (TBCs). Deriving bounds for the skew-Hermitian parts of the Numerov sesquilinear forms, we ...
Добавлено: 27 ноября 2014 г.
Злотник А. А., Кольцова Н. В., Вестник Московского энергетического института 2012 № 6 С. 72-94
Рассмотрено решение начально-краевой задачи для одномерного самосопряженного параболического уравнения на полуоси. Изучено широкое семейство двухслойных разностных схем с двумя параметрами — с усреднениями с весами как по времени, так и по пространству. Доказана их устойчивость в двух нормах энергетическим методом. Строго выведены дискретные прозрачные граничные условия методом производящих функций. Приведены результаты численных экспериментов.
Работа выполнена при ...
Добавлено: 23 января 2013 г.
Злотник А.А., Лапухина А., Проблемы математического анализа 2010 № 47 С. 77-88
Нестационарное уравнение Шрёдингера относится к основным уравнениям математической физики и находит многочисленные приложения. Очень часто его приходится численно решать в неограниченных по пространству областях. Для этой цели разработан ряд подходов, связанных с постановкой искусственных или приближенных прозрачных граничных условий (ПГУ) на искусственных границах. Среди них следует выделить подход, использующий так называемые дискретные ПГУ. Серьезный практический ...
Добавлено: 22 декабря 2015 г.
Злотник А. А., Ломоносов Т. А., Доклады Академии наук 2018 Т. 482 № 4 С. 375-380
Изучается явная двухслойная по времени и симметричная по пространству разностная схема, аппроксимирующая 1D квазигазодинамическую систему уравнений. Она линеаризуется на постоянном решении и для нее выводятся новые как необходимые, так и достаточные условия $L^2$-диссипативности решений задачи Коши, в том числе впервые при ненулевой фоновой скорости в зависимости от числа Маха.
Показано, что можно обеспечить независимость условия на число ...
Добавлено: 21 мая 2018 г.
Злотник А. А., Романова А. В., / Cornell University. Series math "arxiv.org". 2013. No. arxiv: 1307.5398.
Рассматривается начально-краевая задача для двумерного нестационарного уравнения Шрёдингера в полубесконечной полосе. Для разностной схемы Нумерова-Кранка-Никольсон с дискретными прозрачными граничными условиями применено расщепление типа Стренга по потенциалу. Для результирущего метода докзаны единственность решения и равномерная по времени L_2-устойчивость (в частности, L_2-консервативность). Благодаря расщеплению разработан эффективный прямой алгоритм реализации метода с использованием быстрого дискретного преобразования Фурье в ...
Добавлено: 24 июля 2013 г.
Злотник А. А., Ломоносов Т. А., Журнал вычислительной математики и математической физики 2019 Т. 59 № 3 С. 481-493
Изучаются явные двухслойные по времени и симметричные по пространству разностные схемы, построенные посредством аппроксимации 1D баротропных квазигазо/квазигидродинамических систем уравнений. Они линеаризуются на постоянном решении с ненулевой скоростью, и для них выводятся как необходимые, так и достаточные условия $L^2$-диссипативности решений задачи Коши в зависимости от числа Маха. Эти условия различаются между собой не более чем в 2 раза. Результаты ...
Добавлено: 26 сентября 2018 г.
Злотник А. А., В кн. : Актуальные проблемы математической физики. Сборник тезисов докладов. : М. : Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 2014. С. 48-51.
Уравнение Шрёдингера играет важную роль в квантовой механике и электронике, ядерной, атомной, волновой физике и др. Часто его необходимо решать в неограниченных областях. Для этой цели разработан ряд методов, обычно использующих приближенные прозрачные граничные условия (ПГУ) на искусственных границах, в том числе дискретные ПГУ. Для последних полностью отсутствуют отражения от искусственных границ на практике и ...
Добавлено: 28 ноября 2014 г.
Протасов В. Ю., Systems and Control Letters 2016 Vol. 90 P. 54-60
Добавлено: 22 февраля 2016 г.
А. А. Злотник, Т. А. Ломоносов, Доклады Российской академии наук. Математика, информатика, процессы управления (ранее - Доклады Академии Наук. Математика) 2020 Т. 492 № 1 С. 31-37
Изучается явная двухслойная симметричная по пространству разностная схема для системы многoмерных уравнений баротропной газовой динамики с квазигазодинамической регуляризацией, линеаризованной на постоянном решении (с произвольной скоростью). Спектральным методом выводятся критерий и как необходимые, так и достаточные условия $L^2$-диссипативности решений задачи Коши для схемы. В них число Куранта равномерно ограничено по числу Маха. ...
Добавлено: 4 марта 2020 г.
Злотник А. А., Kireeva O., / Cornell University. Series arXiv "math". 2020. No. arXiv:2011.14104v2[math.NA].
Добавлено: 1 декабря 2020 г.
Zlotnik Alexander, Ducomet Bernard, Zlotnik Ilya и др., , in : Numerical Mathematics and Advanced Applications - ENUMATH 2013. Vol. 103.: Springer, 2015. P. 203-211.
The time-dependent Schrödinger equation is the key one in many fields. It should be often solved in unbounded space domains. Several approaches are known to deal with such problems using approximate transparent boundary conditions (TBCs) on the artificial boundaries. Among them, there exist the so-called discrete TBCs whose advantages are the complete absence of spurious ...
Добавлено: 10 октября 2014 г.