薛定谔方程向后欧拉全离散两网格混合有限元方法
2021-07-28田智鲲王建云
湖南工程学院学报(自然科学版) 2021年2期
关键词:有限元
田智鲲,王建云
(1.湖南工程学院计算科学与电子学院,湘潭 411104;2.湖南工业大学理学院,株洲 412007)
0 引言
薛定谔(Schrödinger)方程由奥地利物理学家薛定谔于1926 年提出,是量子力学最基本的方程,揭示了原子世界中物质运动的基本规律,主要被用来描述微观粒子运动规律.当微观粒子所处的力场确定后,粒子所处的状态可由薛定谔方程来描述.薛定谔方程在原子、固体物理、非线性媒体中的激光束扫描、核物理、化学等领域中有着广泛的应用.在实际复杂的系统中,由于包含复数且为耦合的问题,其精确解往往不容易求得,因此人们越来越重视求其数值解,常用的数值方法主要有差分法、有限元法、混合元法、间断有限元法、谱方法、两网格方法等.
两网格方法最初由许进超教授提出,他在文献[1-2]中,针对求解非对称不定椭圆问题以及非线性椭圆问题,引入粗细两个子空间进行离散,构造了一系列的两网格有限元算法,在保持渐近最优逼近的同时,能够提高计算的效率.几乎在同一时期,黄云清教授和陈艳萍教授在文献[3]中,研究了非线性奇异两点边值问题的多层迭代校正算法,并获得了收敛性误差估计和逼近解的渐近展式.目前,两网格方法已成功被应用到求解抛物方程、反应扩散方程、渗流驱动方程等,具体见参考文献[4-9].金继承教授等在文献[10]中首次将两网格方法运用到求解一类耦合的偏微分方程组,构造了解耦的有限元两网格算法.后来两网……
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