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第32卷第1期
对流扩散反应方程BiCGStab和IDR解的可靠性研究

克里斯·肖特洛普,1月10日Thije Boonkkamp&狄杰克

Commun公司。计算。物理。,32(2022),第156-188页。

在线发布:2022-07

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  • 摘要

研究了BiCGStab和IDR求解器对平流扩散反应方程指数格式离散化的可靠性。所得离散化矩阵具有实特征值。我们考虑BiCGStab、IDR$(S)、$BiCGStab$(L)$和BiCGStap的各种修改,其中$S$表示阴影空间和$L$多项式部分中使用的多项式次数。BiCGStab的几个实现在精确算法中是等价的,但在有限精度算法中不是等价的。我们考虑的BiCGStab修改如下:;选择一个随机阴影向量,一个可靠的更新方案,并存储最佳的中间解。结果表明,局部最小残差算法与BiCGStab的“最小化残差”步骤类似,可以解释为含齐次Dirichlet的含时对流-扩散反应方程残差的边界条件,在收敛性分析中起着关键作用。由于实际特征值,与BiCGStab相比,BiCGStab$(L)$的优势在数值实验中被证明是适度的。非解析(例如,均匀随机)阴影残差对BiCGStab的可靠性至关重要。可靠的更新方案确保真正达到所需的公差。保留最佳中间溶液没有显著效果。建议修改BiCGStab具有随机阴影残差和可靠的更新方案,特别是在大Péclet和小Damköhler数的体制。另一种选择是印尼盾($S$),就矩阵向量乘积的数量而言,其在具有强平流的问题上优于BiCGStab。GitLab上提供了数值实验中使用的MATLAB代码:https://gitlab.com/ChrisSchoutrop/krylov-adr,一个IDR$(S)$的C++实现可在Eigen线性代数库中获得:http://eigen.tuxfamily.org。

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00A79、70-08、15A06、15B05、15A18

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研究了BiCGStab和IDR求解器在对流扩散反应方程指数格式离散化中的可靠性。所得离散化矩阵具有实特征值。我们考虑BiCGStab、IDR$(S)、$BiCGStab$(L)$和BiCGStab的各种修改,其中$S$表示阴影空间和$L$多项式部分中使用的多项式次数。BiCGStab的几个实现在精确算法中是等价的,但在有限精度算法中不是等价的。我们考虑的BiCGStab修改如下:;选择一个随机阴影向量,一个可靠的更新方案,并存储最佳的中间解。结果表明,局部最小残差算法与BiCGStab的“最小化残差”步骤类似,可以解释为含齐次Dirichlet的含时对流-扩散反应方程残差的边界条件,在收敛分析中起着关键作用。由于实际特征值,与BiCGStab相比,BiCGStab$(L)$的优势在数值实验中被证明是适度的。非解析(例如,均匀随机)阴影残差对BiCGStab的可靠性至关重要。可靠的更新方案确保真正达到所需的公差。保留最佳中间溶液没有显著效果。建议修改BiCGStab具有随机阴影残差和可靠的更新方案,特别是在大Péclet和小Damköhler数的体制。另一种选择是印尼盾($S$),就矩阵向量乘积的数量而言,它在强平流问题上优于BiCGStab。GitLab上提供了数值实验中使用的MATLAB代码:https://gitlab.com/ChrisSchoutrop/krylov-adr,一个IDR$(S)$的C++实现可在Eigen线性代数库中获得:http://eigen.tuxfamily.org。

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研究了BiCGStab和IDR求解器在对流扩散反应方程指数格式离散化中的可靠性。所得离散化矩阵具有实特征值。我们考虑BiCGStab、IDR$(S)、$BiCGStab$(L)$和BiCGStap的各种修改,其中$S$表示阴影空间和$L$在多项式部分中使用的多项式的次数。BiCGStab的几个实现在精确算法中是等价的,但在有限精度算法中不是等价的。我们考虑的BiCGStab修改如下:;选择一个随机阴影向量,一个可靠的更新方案,并存储最佳的中间解。结果表明,局部极小残差算法是一种与BiCGStab的“最小化残差”步骤类似,可以解释为含齐次Dirichlet的含时对流-扩散反应方程残差的边界条件,在收敛分析中起着关键作用。由于实际特征值,与BiCGStab相比,BiCGStab$(L)$的优势在数值实验中被证明是适度的。非解析(例如,均匀随机)阴影残差对BiCGStab的可靠性至关重要。可靠的更新方案确保真正达到所需的公差。保留最佳中间溶液没有显著效果。建议修改BiCGStab具有随机阴影残差和可靠的更新方案,特别是在大Péclet和小Damköhler数的体制。另一种选择是印尼盾($S$),就矩阵向量乘积的数量而言,它在强平流问题上优于BiCGStab。GitLab上提供了数值实验中使用的MATLAB代码:https://gitlab.com/ChrisSchoutrop/krylov-adr,一个IDR$(S)$的C++实现可在Eigen线性代数库中获得:http://eigen.tuxfamily.org。

克里斯·肖特洛普(Chris Schoutrop)、詹·滕·蒂杰·邦坎普(Jan ten Thije Boonkkamp)和詹·范·迪克(Jan van Dijk)。(2022). 对流扩散反应方程BiCGStab和IDR解的可靠性研究。计算物理中的通信.32(1).156-188.doi:10.4208/cicp。OA-2021-0182号文件
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