Stochastic Klein--Gordon--Schr\"odinger (KGS) equations are important mathematical models and describe the interaction between scalar nucleons and neutral scalar mesons in the stochastic environment. In this paper, we propose novel structure-preserving schemes to numerically solve stochastic KGS equations with additive noise, which preserve averaged charge evolution law, averaged energy evolution law, symplecticity, and multi-symplecticity. By applying central difference, sine pseudo-spectral method, or finite element method in space and modifying finite difference in time, we present some charge and energy preserved fully-discrete scheme for the original system. In addition, combining the symplectic Runge-Kutta method in time and finite difference in space, we propose a class of multi-symplectic discretizations preserving the geometric structure of the stochastic KGS equation. Finally, numerical experiments confirm theoretical findings.


翻译:随机Klein-Gordon-Schrödinger (KGS)方程是重要的数学模型,描述了随机环境中标量核子与中性标量介子之间的相互作用。本文针对加性噪声驱动的随机KGS方程,提出了保持平均电荷演化律、平均能量演化律、辛性与多辛性的新型保结构数值格式。通过空间离散采用中心差分法、正弦拟谱法或有限元法,并修正时间有限差分,我们得到了原始系统的若干电荷与能量守恒全离散格式。此外,结合时间方向的辛Runge-Kutta方法与空间有限差分,我们提出了一类保持随机KGS方程几何结构的多辛离散格式。最后,数值实验验证了理论结果。

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