Метод конечных элементов высокого порядка точности для решения двухмерных эллиптических краевых задач двух и трёх тождественных атомов на прямой
- Авторы: Гусев А.А.1
-
Учреждения:
- Лаборатория информационных технологий Объединённый институт ядерных исследований
- Выпуск: Том 26, № 3 (2018)
- Страницы: 226-243
- Раздел: Математическое моделирование
- URL: https://journals.rcsi.science/2658-4670/article/view/328308
- DOI: https://doi.org/10.22363/2312-9735-2018-26-3-226-243
- ID: 328308
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Рассмотрены модели трёх одинаковых атомов на прямой с парным молекулярным взаимодействием и рассеяние двухатомной молекулы на атоме или её туннелирования через потенциальные барьеры. Модели сформулированы в виде двумерных эллиптических краевых задач (КЗ) в координатах Якоби и полярных координатах. КЗ в координатах Якоби решаются методом конечных элементов высокого порядка точности для дискретного спектра рассматриваемых моделей. Для решения задач рассеяния КЗ в полярных координатах с помощью метода Канторовича сводится к системе обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка по радиальной переменной с использованием разложения искомых решений по набору угловых базисных функций, параметрически зависящих от радиальной переменной. Эффективность разработанного метода, алгоритмов и программ демонстрируется путём эталонных расчётов резонансного рассеяния, метастабильных и связанных состояний рассматриваемых моделей, а также путём сравнения результатов для связанных состояний трёх атомных систем в рамках прямого решения КЗ методом конечных элементов и редукции Канторовича.
Об авторах
Александр Александрович Гусев
Лаборатория информационных технологий Объединённый институт ядерных исследований
Автор, ответственный за переписку.
Email: gooseff@jinr.ru
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Лаборатории информационных технологий Объединённого института ядерных исследований
ул. Жолио-Кюри, д. 6, г. Дубна, Московской обл., 141980, РоссияСписок литературы
- P. Ciarlet, The Finite Element Method for Elliptic Problems, North-holland Publ. Comp, Amsterdam, 1978. doi: 10.1137/1.9780898719208.
- V. G. Korneev, Schemes of the Finite Element Method for High Orders of Accuracy, Leningrad State University, Leningrad, 1977, in Russian.
- A. A. Gusev, V. P. Gerdt, O. Chuluunbaatar, G. Chuluunbaatar, S. I. Vinitsky, V. L. Derbov, A. Go´´zd´z, Symbolic-Numerical Algorithm for Generating Interpolation Multivariate Hermite Polynomials of High-Accuracy Finite Element Method, Lecture Notes in Computer Science 10490 (2017) 134-150. doi: 10.1007/978-3-319-66320-3 11.
- A. A. Gusev, S. I. Vinitsky, O. Chuluunbaatar, G. Chuluunbaatar, V. P. Gerdt, V. L. Derbov, A. Go´´zd´z, P. M. Krassovitskiy, High-Accuracy Finite Element Method: Benchmark Calculations, European Physics Journal - Web of Conferences 173 (2018) 03009.
- A. A. Gusev, S. I. Vinitsky, O. Chuluunbaatar, G. Chuluunbaatar, V. P. Gerdt, V. L. Derbov, A. Go´´zd´z, P. M. Krassovitskiy, Interpolation Hermite Polynomials For Finite Element Method, European Physics Journal - Web of Conferences 173 (2018) 03010.
- A. A. Gusev, S. I. Vinitsky, O. Chuluunbaatar, G. Chuluunbaatar, V. P. Gerdt, V. L. Derbov, A. Go´´zd´z, P. M. Krassovitskiy, Algorithm for calculating interpolation hermite polynomials for high-accuracy finite element method, in: Computer Algebra: International Conference Materials, Plekhanov Russian University of Economics, 2017, pp. 89-95.
- A. A. Gusev, V. P. Gerdt, O. Chuluunbaatar, G. Chuluunbaatar, S. I. Vinitsky, V. L. Derbov, A. G´o´zd´z, Symbolic-Numerical Algorithms for Solving the Parametric SelfAdjoint 2D Elliptic Boundary-Value Problem Using High-Accuracy Finite Element Method, Lecture Notes in Computer Science 10490 (2017) 151-166. doi: 10.1007/9783-319-66320-3 12.
- A. A. Gusev, L. L. Hai, O. Chuluunbaatar, S. I. Vinitsky, Program KANTBP 4M for Solving Boundary-Value Problems for Systems of Ordinary Differential Equations of the Second Order. URL http://wwwinfo.jinr.ru/programs/jinrlib/kantbp4m
- A. A. Gusev, O. Chuluunbaatar, S. I. Vinitsky, A. G. Abrashkevich, KANTBP 3.0: New version of a Program for Computing Energy Levels, Reflection and Transmission Matrices, and Corresponding Wave Functions in the Coupled-Channel Adiabatic Approach, Computer Physics Communications 185 (2014) 3341-3343. doi: 10.1016/j.cpc.2014.08.002.
- O. Chuluunbaatar, A. A. Gusev, S. I. Vinitsky, A. G. Abrashkevich, ODPEVP: A Program for Computing Eigenvalues and Eigenfunctions and Their First Derivatives with Respect to the Parameter of the Parametric Self-Adjoined Sturm- Liouville Problem, Computer Physics Communications 180 (2009) 1358-1375. doi: 10.1016/j.cpc.2009.04.017.
- A. A. Gusev, O. Chuluunbaatar, S. I. Vinitsky, V. L. Derbov, Algorithms for Solving the Boundary-Value Problems for Atomic Trimers in Collinear Configuration using the Kantorovich Method, Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Series: Mathematics. Information Sciences. Physics (4) (2016) 56-76.
- J. F. Cornwell, Group Theory in Physics, Academic Press, New York, 1984.
- P. M. Krassovitskiy, F. M. Pen’kov, Contribution of Resonance Tunneling of Molecule to Physical Observables, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 47 (22) (2014) 225210. doi: 10.1088/0953-4075/47/22/225210.
- J. Wang, G. Wang, J. Zhao, Density Functional Study of Beryllium Clusters, with Gradient Correction, Journal of Physics: Condensed Matter 13 (33) (2001) L753-L758. doi: 10.1088/0953-8984/13/33/101.
- L. J. Lauhon, W. Ho, Direct Observation of the Quantum Tunneling of Single Hydrogen Atoms with a Scanning Tunneling Microscope, Physical Review Letters 85 (2000) 4566-4569. doi: 10.1103/PhysRevLett.85.4566.
- L. V. Kantorovich, V. I. Krylov, Approximate Methods of Higher Analysis, Wiley, New York, 1964.
- M. Abramovits, I. A. Stegun, Handbook of Mathematical Functions, Dover, New York, 1972.
- R. G. Newton, Analytic Properties of Radial Wave Functions, Journal of Mathematical Physics 1 (1960) 319-348. doi: 10.1063/1.1703680.
- A. A. Gusev, S. I. Vinitsky, O. Chuluunbaatar, V. L. Derbov, A. G´o´zd´z, P. M. Krassovitskiy, Metastable States of a Composite System Tunneling through Repulsive Barriers, Theoretical and Mathematical Physics 186 (2016) 21-40. doi: 10.1134/S0040577916010037.
- A. A. Gusev, O. Chuluunbaatar, S. I. Vinitsky, V. L. Derbov, A. G´o´zd´z, L. L. Hai, V. A. Rostovtsev, Symbolic-Numerical Solution of Boundary-Value Problems with Self-Adjoint Second-Order Differential Equation using the Finite Element Method with Interpolation Hermite Polynomials, Lecture Notes in Computer Science 8660 (2014) 138-154. doi: 10.1007/978-3-319-10515-4 11.
- I. V. Puzynin, T. L. Boyadjiev, S. I. Vinitsky, E. V. Zemlyanaya, T. P. Puzynina, O. Chuluunbaatar, Methods of Computational Physics for Investigation of Models of Complex Physical Systems, Physics of Particles and Nuclei 38 (2007) 70-116. doi: 10.1134/S1063779607010030.
- E. Pijper, A. Fasolino, Quantum Surface Diffusion of Vibrationally Excited Molecular Dimers, Journal of Chemical Physics 126 (2007) 014708. doi: 10.1063/1.2424699.
- A. V. Mitin, Unusual Chemical Bonding in the Beryllium Dimer and its Twelve Vibrational Levels, Chemical Physics Letters 682 (2017) 30-33. doi: 10.1016/j.cplett.2017.05.071.
- J. M. Merritt, V. E. Bondybey, M. C. Heaven, Beryllium Dimer-Caught in the Act of Bonding, Science 324 (2009) 1548-1551. doi: 10.1126/science.1174326.
Дополнительные файлы
