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第5卷第1期
标量多重散射方程两种基于FFT的迭代求解方法的计算效率比较与改进

克里斯托弗·T·金

Commun公司。计算。物理。,5(2009年),第108-125页。

在线发布:2009-05

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  • 摘要

我们考虑了标量T矩阵多重散射方程[1]的两种现有的基于FFT的快速卷积迭代求解技术。FFT运算的使用要求字段值在规则笛卡尔网格上表示,这两种技术在实现这一点的方法上有所不同。第一种技术[6,7]使用球面多极场的非对角平移算子[1,9],而第二种技术方法[11]使用Rokhlin[10]的对角线平移算子。因为它的使用在非对角线翻译器中,第一种技术被认为需要更大的空间卷积的数量比第二种技术多。我们确定第一个方法只需要第二种方法的一半卷积运算可比较的数值精度,并根据实际CPU时间比较,证明它因此可以比第二种方法更快地执行迭代。然后我们考虑非对角线和对角线翻译器各自的对称关系,并讨论两种基于FFT的方法的记忆还原过程。在这个过程中,我们只需要存储最小的近场和远场平移算子集,并使用对称关系即时生成缺失元素。我们表明,生成缺失元素的相对成本随着散射体的数量增加。

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我们考虑了标量T矩阵多重散射方程[1]的两种现有的基于FFT的快速卷积迭代求解技术。FFT运算的使用需要在规则的笛卡尔网格上表达字段值,并且这两种技术在如何实现这一点上有所不同。第一种技术[6,7]使用球面多极场的非对角平移算子[1,9],而第二种技术方法[11]使用Rokhlin[10]的对角平移算子。因为它的使用在非对角线翻译器中,第一种技术被认为需要更大的空间卷积的数量比第二种技术多。我们确定第一个方法只需要第二种方法的一半卷积运算可比较的数值精度,并根据实际CPU时间比较,证明它因此可以比第二种方法更快地执行迭代。然后我们考虑非对角线和对角线翻译器各自的对称关系,并讨论两种基于FFT的方法的记忆还原过程。在这个过程中,我们只需要存储最小的近场和远场平移算子集,并使用对称关系即时生成缺失元素。我们表明,生成缺失元素的相对成本随着散射体的数量增加。

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我们考虑了标量T矩阵多重散射方程[1]的两种现有的基于FFT的快速卷积迭代求解技术。FFT运算的使用要求字段值在规则笛卡尔网格上表示,这两种技术在实现这一点的方法上有所不同。第一种技术[6,7]使用球面多极场的非对角平移算子[1,9],而第二种技术方法[11]使用Rokhlin[10]的对角线平移算子。因为它的使用在非对角线翻译器中,第一种技术被认为需要更大的空间卷积的数量比第二种技术多。我们确定第一个方法只需要第二种方法的一半卷积运算可比较的数值精度,并根据实际CPU时间比较,证明它因此可以比第二种方法更快地执行迭代。然后我们考虑非对角线和对角线翻译器各自的对称关系,并讨论两种基于FFT的方法的记忆还原过程。在这个过程中,我们只需要存储最小的近场和远场平移算子集,并使用对称关系即时生成缺失元素。我们表明,生成缺失元素的相对成本随着散射体的数量增加。

克里斯托弗·T·金。(2020). 标量多重散射方程两种基于FFT的迭代求解方法计算效率的比较与改进。计算物理中的通信.5(1).108-125.数字对象标识:
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