KdV方程的多辛算法及其孤子解的数值模拟

基于Hamilton空间体系的多辛理论研究了KdV方程.导出了KdV方程的多辛形式及其多种守恒律,并构造了相应的Preissman多辛离散格式及其等价形式.孤子解数值模拟的结果表明:文中构造的多辛格式是有效的,该格式能较好地保持系统的能量和动量特性,并具有良好的长时间数值行为及稳定性.     

广义KdV—mKdV方程的多辛算法及孤波解数值模拟

基于Hamilton空间体系的多辛理论研究了广义KdV-mKdV方程.导出了广义KdV-mKdV方程Bridges意义下的多辛形式及其多种守恒律,并构造了相应的Preissmann多辛离散格式及其等价形式.孤波解数值模拟的结果表明:文中构造的多辛格式是有效的,该格式能较好地保持系统的局部能量和动量特性,并具有良好的长时间数值行为及稳定性.     

Landau-Ginzburg-Higgs方程的多辛傅里叶拟谱格式

Landau-Ginzburg-Higgs方程是一个重要的非线性波动方程,应用多辛保结构理论研究了其多辛算法。首先,利用哈密顿变分原理构造了Landau-Ginzburg-Higgs方程的多辛格式;随后,通过空间方向上的傅里叶拟谱离散和时间方向上的辛欧拉离散得到了Landau-Ginzburg-Higgs方程的一种显式多辛离散格式;数值实验模拟了非周期边界的扭状孤立波,结果展示了多辛离散格式的精确性和保持局部守恒量的特性。     

饱和多孔弹性杆热传导的广义多辛方法及其数值实现

首先根据多孔介质理论,利用饱和多孔介质的能量方程和本构关系,推导出饱和多孔弹性杆局部热平衡的热传导方程;继而引入正交变量,将热传导方程导入Hamilton系统,得到饱和多孔弹性杆热传导方程的广义多辛形式和多种局部守恒律形式;接着采用中点离散方法对热传导方程的广义多辛形式进行数值离散;最后利用计算机数值实现了饱和多孔弹性杆的热传导过程,并且讨论了参数取值的不同对热传导过程的影响,同时在数值模拟过程中记录了广义多辛格式的局部动量误差。研究结果表明,构造的广义多辛方法能够很好地模拟系统的热传导过程和耗散效应,同时也可长时间保持系统的固有几何性质。     

微扰KdV方程的精确解

研究了含有各种形式微扰项的KdV方程,利用试探函数法构造它们新的精确解.通过观察与尝试,对解的形态作预先假设,代入原方程,将一个难于求解的非线性偏微分方程化为一组易于求解的非线性代数方程,然后用待定系数法确定相应的常数,最后求得了含有各种形式微扰项的KdV方程的精确解.     

广义五阶KdV方程的Hamilton对称性与局部守恒律

基于Hamilton空间体系下的多辛降阶理论构造了广义五阶KdV方程的一阶对称形式,随后证明了该对称形式是多辛的,最后应用多辛理论研究了广义五阶KdV方程的多种局部守恒律,为高阶发展方程的固有几何性质研究提供了新的途径。     

饱和多孔弹性Timoshenko梁动力响应的广义多辛数值实现

采用广义多辛数值算法研究不可压饱和多孔弹性Timoshenko梁的流固耦合动力响应特性,构造梁动力响应方程的广义多辛形式,给出其Preissmann Box离散格式及各种广义多辛局部守恒律误差离散格式。数值模拟两端可渗透多孔弹性Timoshenko悬臂梁的动力响应过程,并分析其动力响应特性。发现两相耦合作用系数增大,梁各横截面的孔隙流体压力等效力偶、固相挠度和固相有效应力达到稳态值所需的时间缩短;梁长细比增大,所需时间加长,且挠度稳态值越接近相应经典单相弹性Euler-Bernoulli梁的静挠度值;随时间的推移,梁固相骨架承担所有外荷载,孔隙流体压力等效力偶最终将为零。表征耗散效应的参数取值减小,各种广义多辛数值误差的数量级也减小。     

光纤声光互作用耦合波方程

从参量互作用基本方程出发,导出微扰形式的光纤耦合模方程;视超声波为微扰,推导出光纤声光互作用耦合波方程组,它包括前向波和后向波两个方程.通过求解耦合波方程组,得到后向波效率计算公式,并证明在弱声光互作用的条件下,后向波的光强与超声波功率近似成正比.该研究为光纤声光强度调制器的研制打下了理论基础,这种新型调制器将在光纤通信领域中有广泛的应用前景.     

双正弦激励参数调制杜芬系统的混沌动力学

研究了具有双正弦双激励的参数调制杜芬系统的混沌动力学行为。运用直接微扰法构造了一级方程的通解,该通解的有界性条件包含了Melnikov混沌判据。数值模拟表明系统可由倍周期分叉进入混沌状态。     

广义Benjamin-Bona-Mahoney方程的多辛算法

文章基于Bridges意义下的多辛理论构造了广义Benjamin-Bona-Mahoney方程的多辛偏微分方程组,利用变分原理得到了多种守恒律,构造了一种等价于Preissmann格式的隐式多辛格式。钟状孤波解的数值模拟结果表明该多辛格式具有较好的长时间数值稳定性。