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PDE仿真数据的增量固有正交分解。 (英语) Zbl 1409.65069号

摘要:我们提出了一种增量算法来计算偏微分方程仿真数据的本征正交分解(POD)。具体来说,我们修改了Brand的增量矩阵SVD算法,以适应Galerkin型模拟方法产生的时间相关PDE数据。该算法适用于许多数值方法生成的偏微分方程数据,包括有限元和间断Galerkin方法。该算法在PDE求解器中的时间步进期间初始化并有效地更新主要POD特征值和模式,而不存储模拟数据。我们证明了无截断算法能够准确地更新POD。我们通过对一维Burgers方程和二维Navier-Stokes问题的有限元计算证明了该算法的有效性。

MSC公司:

65平方米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
35K20磅 二阶抛物型方程的初边值问题
35K59型 拟线性抛物方程
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参考文献:

[1] Amsallem,D。;Farhat,C.,调整降阶模型的插值方法及其在气动弹性中的应用,AIAA J.,46,7,1803-1813(2008)
[2] 霍姆斯,P。;Lumley,J.L。;Berkooz,G。;Rowley,C.W.,《湍流、相干结构、动力系统和对称性》,xvi+386(2012),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 1251.76001号
[3] Banks,H.T。;罗萨里奥,R.C.H。;Smith,R.C.,降阶模型反馈控制设计:薄壳模型中的数值实现,IEEE Trans。自动化。控制,45,7,1312-1324(2000)·Zbl 0988.93030号
[4] 本纳,P。;Sachs,E。;Volkwein,S.,PDE约束优化的模型降阶,(《PDE约束最优化趋势》,《PDE限制优化趋势》,Internat.Ser.Numer.Math.,第165卷(2014)),303-326·Zbl 1327.49043号
[5] 古比施,M。;Volkwein,S.,线性二次最优控制的POD,(Benner,P.;Cohen,A.;Ohlberger,M.;Willcox,K.,《模型简化与逼近:理论与算法》(2017),SIAM:SIAM Philadelphia,PA)
[6] Gunzburger,M。;蒋,N。;Schneier,M.,非平稳Navier-Stokes方程的集合-固有正交分解方法,SIAM J.Numer。分析。,55, 1, 286-304 (2017) ·Zbl 1394.76067号
[7] ψtefnescu,R。;三都。;Navon,I.M.,POD/DEIM有效四维变分数据同化的降阶策略,J.Compute。物理。,295, 569-595 (2015) ·Zbl 1349.76535号
[8] 钱,S。;吕,X。;曹毅。;Shao,F.,利用POD 4D VAR数据同化进行二维潮汐模型参数估计,数学。问题。工程,2016(2016),文章ID 6751537
[9] Sirovich,L.,湍流和相干结构动力学。I.相干结构,夸脱。申请。数学。,45, 3, 561-571 (1987) ·Zbl 0676.76047号
[10] Pinnau,R.,通过适当的正交分解进行模型降阶,(模型降阶:理论、研究方面和应用·Zbl 1154.93012号
[11] Singler,J.R.,无穷维Lyapunov方程的收敛快照算法,IMA J.Numer。分析。,31, 4, 1468-1496 (2011) ·Zbl 1264.65066号
[12] S.Volkwein,《恰当正交分解:理论和降阶建模》(课堂讲稿),2013年。统一资源定位地址http://www.math.uni-konstanz.de/numerik/personen/volkwein/teaching/POD-Book.pdf; S.Volkwein,《恰当正交分解:理论和降阶建模》(课堂讲稿),2013年。统一资源定位地址http://www.math.uni-konstanz.de/numerik/personen/volkwein/teaching/POD-Book.pdf
[13] Fahl,M.,用Lanczos方法计算流体流动的POD基函数,数学。计算。建模,34,1-2,91-107(2001)·Zbl 0999.76102号
[14] C.A.Beattie,J.Borggaard,S.Gugercin,T.Iliescu,POD的区域分解方法,收录于:IEEE决策与控制会议论文集,2006年,第6750-6756页。http://dx.doi.org/10.109/CDC.2006.377642; C.A.Beattie,J.Borggaard,S.Gugercin,T.Iliescu,POD的区域分解方法,收录于:IEEE决策与控制会议论文集,2006年,第6750-6756页。http://dx.doi.org/10.109/CDC.2006.377642
[15] 王,Z。;McBee,B。;Iliescu,T.,POD快照的近似分区方法,J.Compute。申请。数学。,307, 374-384 (2016) ·Zbl 1382.65108号
[16] C.Himpe,T.Leibner,S.Rave,《层次近似正确正交分解》,2016年。arXiv:1607.05210;C.Himpe,T.Leibner,S.Rave,《层次近似正确正交分解》,2016年。arXiv:1607.05210·兹伯利06948618
[17] 贝克,C.G。;加里凡,K.A。;Van Dooren,P.,计算主导奇异子空间的低秩增量方法,线性代数应用。,436, 8, 2866-2888 (2012) ·Zbl 1241.65036号
[18] Peherstorfer,B。;Willcox,K.,动态数据驱动的降阶模型,计算。方法应用。机械。工程,291,21-41(2015)·Zbl 1425.65205号
[19] Zahr,M.J。;Farhat,C.,PDE约束优化的参数降阶模型的渐进构造,国际。J.数字。方法工程,102,5,1111-1135(2015)·Zbl 1352.49029号
[20] Oxberry,G.M。;Kostova-Vassilevska,T。;Arrighi,W。;Chand,K.,适当正交分解的有限内存自适应快照选择,国际。J.数字。方法工程,109,2,198-217(2017)
[21] Brand,M.,《含缺失值的不确定数据的增量奇异值分解》,(Heyden,A.;Spar,G.;Nielsen,M.;Johansen,P.,《计算机视觉-ECCV 2002:第七届欧洲计算机视觉会议哥本哈根,丹麦,2002年5月28日至31日,会议记录,第一部分(2002),Springer Berlin Heidelberg:Springer Barlin Heitelberg Berlin,海德堡),707-720·Zbl 1034.68580号
[22] 戈伯格,I。;Goldberg,S。;Kaashoek,M.A.,(线性算子类,第一卷,线性算子类。第一卷,算子理论:进展与应用,第49卷(1990),Birkhäuser Verlag:Birkháuser Verlag Basel),xiv+468·Zbl 0745.47002号
[23] Lax,P.D.,(函数分析.函数分析,纯数学和应用数学(纽约)(2002),Wiley-Interscience[John Wiley&Sons]:Wiley-Interscience[John Willey&Sons]New York),xx+580·Zbl 1009.47001号
[24] 里德,M。;Simon,B.,《现代数学物理方法I:函数分析》,xv+400(1980),学术出版社:纽约学术出版社·Zbl 0459.46001号
[25] 霍恩,R.A。;Johnson,C.R.,矩阵分析,xvii+643(2013),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 1267.15001号
[26] Golub,G.H。;Van Loan,C.F.,(矩阵计算,矩阵计算,约翰霍普金斯数学科学研究(2013),约翰霍普金斯大学出版社:约翰霍普金大学出版社,马里兰州巴尔的摩),xiv+756·Zbl 1268.65037号
[27] (Bai,Z.;Demmel,J.;Dongarra,J.,Ruhe,A.;van der Vorst,H.,《代数特征值问题的解决模板》(2000),工业和应用数学学会(SIAM):工业和应用数学家学会(SIAM:Society for Industrial and Applied Mathematics,Philadelphia,PA),xxx+410·Zbl 0965.65058号
[28] Davis,T.A.,(稀疏线性系统的直接方法。稀疏线性系统直接方法,算法基础,第2卷(2006),工业和应用数学学会(SIAM):工业和应用算术学会(SIAM),宾夕法尼亚州费城),xii+217·Zbl 1119.65021号
[29] Davis,T.A。;拉贾马尼卡姆,S。;Sid-Lakhdar,W.M.,稀疏线性系统直接方法综述,《数值学报》。,25, 383-566 (2016) ·Zbl 1346.65011号
[30] 甘德,W。;甘德,M.J。;郭,F.,(科学计算.科学计算,计算科学与工程文本,第11卷(2014),施普林格:施普林格商学院),xviii+905·Zbl 1296.65001号
[31] Kunisch,K。;Volkwein,S.,Galerkin抛物问题的本征正交分解方法,数值。数学。,90, 1, 117-148 (2001) ·Zbl 1005.65112号
[32] Kunisch,K。;Volkwein,S.,Galerkin流体动力学一般方程的本征正交分解方法,SIAM J.Numer。分析。,40, 2, 492-515 (2002) ·Zbl 1075.65118号
[33] Schäfer,M。;Turek,S。;杜斯特,F。;克劳斯,E。;Rannacher,R.,圆柱周围层流的基准计算,(Hirschel,E.H.,《高性能计算机的流动模拟II:DFG优先研究计划结果1993-1995》(1996),Vieweg+Teubner Verlag:Vieweg+Teubner Verrag Wiesbaden),547-566·Zbl 0874.76070号
[34] 阿赫塔尔,I。;Borggaard,J。;Burns,J.A。;Imtiaz,H。;Zietsman,L.,《使用功能增益实现流量控制中的有效传感器位置:降阶建模方法》,《流体力学杂志》。,781, 622-656 (2015) ·Zbl 1359.76110号
[35] Noack,B.R。;阿法纳西耶夫,K。;Morzynski,M。;Tadmor,G。;Thiele,F.,瞬态和瞬态后圆柱尾迹的低维模型层次,J.流体力学。,497, 335-363 (2003) ·Zbl 1067.76033号
[36] Shewchuk,J.R.,《三角形:设计2D质量的网格生成器和delaunay三角剖分器》,(Lin,M.C.;Manocha,D.,《应用计算几何:走向几何工程》,计算机科学讲义,第1148卷(1996),Springer-Verlag),203-222
[37] J.R.Shewchuk,《三角形:二维质量网格生成器和Delaunay三角测量器》,2005年第1.6版。统一资源定位地址https://www.cs.cmu.edu/地震/triangle.html;J.R.Shewchuk,《三角形:二维质量网格生成器和Delaunay三角剖分器》,1.6版,2005年。统一资源定位地址https://www.cs.cmu.edu/地震/triangle.html
[38] W.Arrighi、G.Oxberry、T.Vassilevska、K.Chand、libROM、,https://github.com/LLNL/libROM; W.Arrighi、G.Oxberry、T.Vassilevska、K.Chand、libROM、,https://github.com/LLNL/libROM
[39] Brand,M.,薄奇异值分解的快速低阶修正,线性代数应用。,415, 1, 20-30 (2006) ·Zbl 1088.65037号
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