Development of innovative numerical integrators which preserving all of the conserved quantities

开发保留所有守恒量的创新数值积分器

基本信息

  • 批准号:
    15340030
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 10.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2003 至 2006
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Symplectic integrators and energy preserving difference methods have been widely used for Hamiltonian dynamical systems. However, since such numerical integrators do not preserve all of the conserved quantities, their behavior may be rather different from the trajectory of Hamiltonian systems. Indeed, these integrators can not describe a long-time behavior of the gravitational 2-body motion of Kepler. The purpose of the research project is to develop a new numerical integrator named TCI, totally conservative integrator, which preserving all of the conserved quantities of Hamiltonian systems. It was shown in a paper by Minesaki and Nakamura that a long-time behavior of the Kepler motion is completely preserved by the TCI.In 2006, the last year of the project, Minesaki and Inoue developed a new integrator which preserving all the conserved quantities of the gravitational 3-body motion. Since the general 3-body motion is a chaotic dynamical system, a candidate of such an integrator is formulated for the case of Langrage's equilateral triangle solution on a plain. The basic design of the integrator is to divide the equations of motion into 2-body parts and interaction parts of 3-body and then discretize them, individually. A key idea is a use of a gap in a time variable which appears in the discrete 2-body motion to keep the sum of relative coordinates zero. Consequently, it is shown that the resulting numerical integrator preserves Langrage's equilateral triangle solution exactly. Such a remarkable property is viewed in numerical simulation except for a round-off error in computer. The new integrator is shown to be superior than Stormer-Verlet's symplectic integrator for 3-body motion. It is also verified that the new integrator behaves well for the letter "8" solution of the 3-body motion and the corresponding energy is kept constant for a long period.
符号积分器和能量保留差异方法已被广泛用于哈密顿动力系统。但是,由于这种数值集成剂并不能保留所有保守量,因此它们的行为可能与汉密尔顿系统的轨迹有很大不同。确实,这些集成剂无法描述开普勒重力2体运动的长期行为。研究项目的目的是开发一个名为TCI,完全保守的集成商TCI的新数值集成商,该集成商保留了所有保守数量的汉密尔顿系统。 Minesaki和Nakamura的一篇论文中显示,开普勒运动的长期行为由TCI.in 2006(该项目的最后一年)完全保存,Minesaki和Inoue开发了一个新的集成仪,该集成蛋白保留了所有保守量的重力3体运动。由于一般的三体运动是一种混乱的动力学系统,因此为Langrage在平原上的等边三角形溶液的情况下制定了这种积分器的候选。集成商的基本设计是将运动方程分为2体零件和3体的相互作用,然后单独离散。一个关键的想法是在离散2体运动中出现的时间变量中使用差距,以保持相对坐标的总和为零。因此,结果表明,所得的数值积分器准确地保留了Langrage的等边三角形解决方案。除了计算机中的圆形错误外,在数值模拟中查看了这种非凡的属性。对于三体运动,新的积分器比Stormer-Verlet的符号积分器优越。还可以验证,新的集成器对于三体运动的字母“ 8”解决方案的行为很好,并且相应的能量长期保持恒定。

项目成果

期刊论文数量(36)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A numerical integrator for the two-fixed-centres problem conserving all constants of motion
保留所有运动常数的两定心问题的数值积分器
B.Grammaticos, A.Ramani, Y.Ohta: "A Unified Description of the Asymmetric $q$-P$_{\rm V}$ and $d$-P$_{\rm IV}$ Equations and their Schlesinger Transformations"J.Nonlinear Math.Phys.. Vol.10. 215-228 (2003)
B.Grammaticos、A.Ramani、Y.Ohta:“非对称 $q$-P$_{ m V}$ 和 $d$-P$_{ m IV}$ 方程及其施莱辛格的统一描述
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Determinant structure of RI type discrete integrable system
RI型离散可积系统的行列式结构
Determinant structure of non-autonomous loda-type integrable systems
非自治loda型可积系统的行列式结构
Y.Minesaki, Y.Nakamura: "A conservative numerical integration algorithm for integrable Henon-Heiles system"Proceedings of The International Conference "Symmetry in Nonlinear Mathematical Physics", Kiev,2003. (to appear).
Y.Minesaki、Y.Nakamura:“可积 Henon-Heiles 系统的保守数值积分算法”“非线性数学物理对称性”国际会议论文集,基辅,2003 年。
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  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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細菌におけるセレンのタンパク質間デリバリー
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  • 通讯作者:
    三原久明
PREDOMINANT RICE PHYTOCHEMICALS AND THEIR DISEASE-PREVENTIVE EFFECTS
水稻的主要植物化学物质及其防病作用
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    LI Kexin;NAKAMURA Toshiyuki;NAKAMURA Yoshimasa;平井儀彦
  • 通讯作者:
    平井儀彦
スイカにおける単為結実関連遺伝子の経時的解析及び遺伝子導入法の検討
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    WU Hongyan;NAKAMURA Toshiyuki;NAKAMURA Yoshimasa;長岡恒平・杉山慶太・鈴鹿明広・藤野介延・志村華子
  • 通讯作者:
    長岡恒平・杉山慶太・鈴鹿明広・藤野介延・志村華子

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膜微区的组成和结构变化以及食品化学品对脂质积累的控制
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    2016
  • 资助金额:
    $ 10.37万
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    23654032
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    $ 10.37万
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  • 资助金额:
    $ 10.37万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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  • 资助金额:
    $ 10.37万
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    2000
  • 资助金额:
    $ 10.37万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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离散时间可积系统和数值算法
  • 批准号:
    09440077
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 10.37万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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  • 批准号:
    09559011
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 10.37万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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