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Stationary Schrödinger equation in the semi-classical limit: numerical coupling of oscillatory and evanescent regions
Numerische Mathematik ( IF 2.1 ) Pub Date : 2017-08-30 , DOI: 10.1007/s00211-017-0913-7 Anton Arnold 1 , Claudia Negulescu 2
Numerische Mathematik ( IF 2.1 ) Pub Date : 2017-08-30 , DOI: 10.1007/s00211-017-0913-7 Anton Arnold 1 , Claudia Negulescu 2
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This paper is concerned with a 1D Schrödinger scattering problem involving both oscillatory and evanescent regimes, separated by jump discontinuities in the potential function, to avoid “turning points”. We derive a non-overlapping domain decomposition method to split the original problem into sub-problems on these regions, both for the continuous and afterwards for the discrete problem. Further, a hybrid WKB-based numerical method is designed for its efficient and accurate solution in the semi-classical limit: a WKB-marching method for the oscillatory regions and a FEM with WKB-basis functions in the evanescent regions. We provide a complete error analysis of this hybrid method and illustrate our convergence results by numerical tests.
中文翻译:
半经典极限中的稳态薛定谔方程:振荡和渐逝区的数值耦合
本文涉及一维薛定谔散射问题,该问题涉及振荡和渐逝状态,由势函数中的跳跃不连续性分隔,以避免“转折点”。我们推导出一种非重叠域分解方法,将原始问题分解为这些区域上的子问题,包括连续问题和离散问题之后的子问题。此外,设计了一种基于混合 WKB 的数值方法,以便在半经典极限中高效准确地求解:振荡区域的 WKB 行进方法和渐逝区域中具有 WKB 基函数的 FEM。我们提供了这种混合方法的完整误差分析,并通过数值测试说明了我们的收敛结果。
更新日期:2017-08-30
中文翻译:
半经典极限中的稳态薛定谔方程:振荡和渐逝区的数值耦合
本文涉及一维薛定谔散射问题,该问题涉及振荡和渐逝状态,由势函数中的跳跃不连续性分隔,以避免“转折点”。我们推导出一种非重叠域分解方法,将原始问题分解为这些区域上的子问题,包括连续问题和离散问题之后的子问题。此外,设计了一种基于混合 WKB 的数值方法,以便在半经典极限中高效准确地求解:振荡区域的 WKB 行进方法和渐逝区域中具有 WKB 基函数的 FEM。我们提供了这种混合方法的完整误差分析,并通过数值测试说明了我们的收敛结果。