辛算法在限制性三体问题数值研究中的应用

限制性三体问题是太阳系动力学中常采用的一种力学模型,是一哈密顿(Hamilton)系统.由于数学工具的不够,一些重要问题只能进行数值研究,但要了解系统的演化状况,必须进行长期跟踪计算.因此,对算法要求极高,应能保持运动的整体特征,而Hamilton系统的辛算法正符合这一要求,文章将利用算法合成构造旋转坐标系中圆型和椭圆型限制性三体问题(对应不可分Hamilton系统)的显式辛差分格式,并以计算实例表明方法的有效性.     

N体问题的几种数值算法比较

对N体问题的数值积分中的Runge-Kutta-Fehlberg法(简称RKF法)、辛算法和厄米算法在N体问题中应用时引起的能量误差、半长径和偏心率的变化进行比较.结果发现:RKF法精度最高,但长时间内有误差积累;辛算法无人工耗散,能较好保持能量误差的稳定性;厄米算法虽然误差较大,但构造简单,耗机时较少.     

一类特殊非完整力学系统的辛算法计算

对一类特殊的非完整力学系统的动力学性质进行数值研究,采用当前比较优越的保结构算法进行数值计算,并和传统的Runge-Kutta方法进行比较. 通过计算结果的比较而得出辛算法在这类特殊的非完整力学系统的数值计算中的优越性. 关键词： 非完整约束 辛算法 辛差分格式     

Schrödinger方程的辛结构与量子力学的辛算法

冯康开创的哈密顿力学的辛算法取得了惊人的成功.这是因为哈密顿力学的数学框架是辛几何,一个合理的离散方法自然应使离散哈密顿力学保持辛结构.本文指出,经过适当的变换,Schrödinger方程也具有辛结构,从而把哈密顿力学的辛算法,推广用到量子力学.作为例子计算了中子在旋转磁场中的演化.计算结果表明,辛算法明显优于通常算法,特别是对演化时间长的情况.     

粒子自旋问题的辛算法研究

将辛算法应用于求解量子力学中自旋问题的含时薛定谔方程,自编程序在微机上进行了计算。结果表明,辛算法是用于求解含时薛定谔方程等一类偏微分方程的一种好的数值计算法。     

一种改进的三点内插时延估计算法

本文提出了一种改进的余弦曲线拟合三点内插时延估计算法,并推导了这一估计算法的方差。在带限高斯白噪声的环境下,考虑多途传播和多卜勒频移的影响,进行了计算机仿真研究。仿真结果与理论分析是一致的。该算法具有较高的时延估计精度。     

一种基于恒模算法改进的光相位均衡技术

传统恒模盲均衡技术由于在信号相位均衡中采用固定步长,致使相位点的收敛速度和收敛精度之间相互制约,其应用范围受到很大的限制。为使接收到的信号恢复效果达到最佳,对传统算法进行了改进,提出了一种以均方误差为判决依据,用时变步长代替固定步长的恒模盲均衡算法,同时对两种算法的均方误差曲线进行比较分析。实验结果表明,随着迭代次数的增加,改进算法恢复的星座图中相位点的收敛速度是原始算法的3倍,其迭代次数在2 000点以后便趋于稳定,使得相位之间的误差减少,信号的恢复效果明显。     

高阶辛算法的稳定性与数值色散性分析

利用Maxwell方程的哈密尔顿函数,导出对应的欧拉-哈密尔顿方程.利用辛积分技术与高阶交错差分技术,建立求解三维时域Maxwell方程的高阶辛算法;结合电磁场中的物理概念,借助矩阵分析和张量分析理论,获得高阶时域方法及高阶辛算法的稳定性和数值色散性的统一处理新方法.用数值结果证实方法的正确性,与FDTD算法和其它时域高阶方法相比,高阶辛算法具有较大的计算优势,为电磁计算提供了新的途径.     

高阶辛算法在典型量子器件模拟中的应用

利用辛积分和高阶交错差分方法建立了求解含时薛定谔方程的高阶辛算法(SFDTD(4,4)).对空间部分的二阶导数采用四阶准确度的差分格式离散得到随时间演化的多维系统再引入四阶辛积分格式离散;探讨了SFDTD(4,4)法的稳定性,获得了含时薛定谔方程的一维以及多维的稳定性条件,并得到在含势能情况下该稳定性条件的具体表达式;借助复坐标沿伸概念,实现了SFDTD(4,4)法在量子器件模拟中的完全匹配层吸收边界条件.结合一维量子阱和金属场效应管传输的仿真,结果表明较传统的时域有限差分算法,SFDTD(4,4)有着更好的计算准确度,适用于长时间仿真.算法及相关结果可为实际量子器件的设计提供必要的参考.     

辛时域有限差分算法研究等离子体光子晶体透射系数

相较于传统的时域有限差分算法,辛时域有限差分算法具有高准确度性和低色散性.传统的时域有限差分算法的计算准确度较低,数值色散误差较大,并且破坏了麦克斯韦方程的辛结构,从而导致其稳定性较差.然而辛时域有限差分算法可以克服这些缺点,从而保证了整个仿真计算的准确性和稳定性.本文基于辛时域有限差分算法,对等离子体光子晶体的带隙特性,透射系数等进行了研究,并与传统的时域有限差分算法进行了对比,验证了辛时域有限差分算法的优势和可行性.     

波动方程辛算法的迭代求解

对(∂²)/(∂x²)利用中心差商算子,对expt作对角Padé逼近,由波动偏微分方程可得到两类具有O(Δx²+Δt^2l)和O(Δx⁴+Δt^2l)精度的辛格式.对由此类辛格式产生的线性方程组构造了两种迭代解法,并对l=1,2,3,4给出了它们的收敛条件.并进行了数值实验.     

用并行计算的方法研究He原子基态关联能

用组态相互作用方法计算了Ｈｅ原子基态电子关联能，为了既得到较高精度又克服计算机上遇到的困难，采用了并行分块消去迭代法，同时在多个处理器上并行计算。得到了较好的结果，并且对进一步开展对三个以上电子体系的关联能并行计算有一定的参考意义。