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基于矩最小化的随机区域分解。 (英语) Zbl 1391.60167号

摘要:在具有不同关联长度的多尺度物理系统中,跨不同领域准确传播不确定性在随机模拟中至关重要。我们提出了一种新的方法来解决这个问题,即基于矩最小化的随机区域分解(SDD-MM)。特别地,我们发展了一个新的矩最小化界面条件来匹配非重叠区域界面上的随机解。与其他随机区域分解方法不同,该方法作为一个通用框架,适用于异构局部随机解算器,不依赖于访问全局随机轨迹,而这在实际多尺度模拟中通常是不可用的。我们分析了该方法的计算复杂性,并量化了造成误差的因素。在随机反应方程、Fisher方程以及二维Allen-Cahn方程等几个例子中测试了SDD-MM的收敛性。我们观察到该方法对于非线性问题以及具有不同相关长度的问题具有良好的性能。

MSC公司:

60华氏35 随机方程的计算方法(随机分析方面)
34F05型 常微分方程和随机系统
65M55型 多网格方法;涉及偏微分方程初值和初边值问题的区域分解
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全文: 内政部

参考文献:

[1] C.Canuto和D.Funaro,谱方法的Schwarz算法,SIAM J.数字。分析。,25(1988),第24-40页·Zbl 0642.65076号
[2] Y.Chen、J.Jakeman、C.Gittelson和D.Xiu,高维随机输入线性微分方程的局部多项式混沌展开,SIAM J.科学。计算。,37(2015),第A79–A102页·Zbl 1330.65189号
[3] H.Cho、X.Yang、D.Venturi和G.E.Karniadakis,跨异构域传播不确定性的算法,SIAM J.科学。计算。,37(2015),第A3030-A3054页·Zbl 1347.60093号
[4] M.Choi、T.P.Sapsis和G.E.Karniadakis,基于多项式混沌和动态正交组合方案的SPDE收敛性研究,J.计算。物理。,245(2013),第281-301页·Zbl 1349.65509号
[5] D.Funaro和D.Gottlieb,双曲型方程组伪谱逼近的惩罚型边界处理收敛结果,数学。公司。,57(1991),第585-596页·Zbl 0736.65074号
[6] T.郭士纳和M.格里贝尔,使用稀疏网格的数值积分,数字。《算法》,18(1998),第209-232页·Zbl 0921.65022号
[7] R.Henderson和G.E.Karniadakis,并行计算机的混合谱元有限差分方法麻省理工学院出版社,马萨诸塞州剑桥,1992年。
[8] G.E.Karniadakis和S.Sherwin,计算流体动力学的谱/hp元方法牛津大学出版社,纽约,2013年·Zbl 1256.76003号
[9] Q.Liao和K.Willcox,不确定性分析的区域分解方法,SIAM J.科学。计算。,37(2015),第A103–A133页·Zbl 1327.35464号
[10] G.Lin、A.M.Tartakovsky和D.M.Tartartakovski,稀疏网格上基于随机区域分解和概率配置的不确定性量化,J.计算。物理。,229(2010),第6995–7012页·Zbl 1263.65006号
[11] P.M.Lurie和M.S.Goldberg,从部分特定分布中抽样相关随机变量的一种近似方法、管理科学、。,44(1998),第203–218页·Zbl 1103.62322号
[12] P.Mycek、A.Contreras、O.Le Maître、K.Sargsyan、F.Rizzi、K.Morris、C.Safta、B.Debusschere和O.Knio,不确定椭圆偏微分方程的弹性区域分解多项式混沌解算器,计算。物理学。社区。,216(2017),第18-34页·Zbl 1411.65156号
[13] A.Quarteroni和A.Valli,偏微分方程的区域分解方法,牛津大学出版社,纽约,1999年·Zbl 0931.65118号
[14] M.Salloum、K.Sargsyan、R.Jones、B.Debusschere、H.N.Najm和H.Adalsteinson,原子-连续体模拟中考虑采样噪声的随机多尺度耦合方案,多尺度模型。模拟。,10(2012年),第550-584页·Zbl 1253.76037号
[15] M.Salloum、K.Sargsyan、R.Jones、H.N.Najm和B.Debusschere,使用代理模型量化原子-连续体模拟中的采样噪声和参数不确定性,多尺度模型。模拟。,13(2015),第953–976页·Zbl 1329.65022号
[16] T.P.Sapsis和P.F.Lermusiaux,连续随机动力系统的动力正交场方程,物理。D、 238(2009),第2347–2360页·Zbl 1180.37119号
[17] B.Smith、P.Bjorstad、W.D.Gropp和W.Gropp,区域分解:椭圆偏微分方程的并行多层方法,剑桥大学出版社,英国剑桥,2004年·Zbl 0857.65126号
[18] F.Song、C.Xu和G.E.Karniadakis,具有可调锐度的两相流分数相场模型:算法和仿真,计算。方法应用。机械。工程,305(2016),第376–404页·Zbl 1423.76102号
[19] D.M.Tartakovsky和S.Broyda,不确定性质非均匀多孔介质中对流-反应输运的PDF方程《污染水文学杂志》,120(2011),第129-140页。
[20] D.文丘里管,随机场的完全对称非线性双正交分解理论,物理。D、 240(2011年),第415-425页·Zbl 1209.60031号
[21] D.Venturi和G.E.Karniadakis,非线性动力系统随机分析的无卷积Nakajima–Zwanzig方程,程序。A、 470(2014),20130754·Zbl 1371.60119号
[22] D.Venturi、D.M.Tartakovsky、A.M.Tartartakovski和G.E.Karniadakis,对流反应输运的精确PDF方程和闭合近似,J.计算。物理。,243(2013),第323–343页·Zbl 1349.35068号
[23] D.Xiu和J.S.Hesthaven,随机输入微分方程的高阶配置方法,SIAM J.科学。计算。,27(2005),第1118-1139页·Zbl 1091.65006号
[24] D.Xiu和G.E.Karniadakis,随机微分方程的Wiener–Askey多项式混沌,SIAM J.科学。计算。,24(2002),第619-644页·Zbl 1014.65004号
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