×

积分方程的重叠区域分解预条件。 (英语) Zbl 1514.65189号

摘要:某些积分方程的离散化,例如拉普拉斯方程的第一类Fredholm方程,会导致对称正定线性系统,其中系数矩阵是稠密的,并且经常是病态的。我们引入了一种新的预条件器,该预条件器基于新的重叠区域分解,可以与快速直接求解器有效结合。经验上,我们观察到预处理系统的条件数为(O(1),与问题大小无关。我们的域分解被设计为可以有效地构造子问题的近似因子分解。特别地,我们将递归骨架化算法应用于与每个子域相关的子问题。我们在Intel Xeon Platinum 8280M上给出了两维(2D)和三维(3D)中问题大小分别为16小时和3小时的数值结果。

MSC公司:

65号55 多重网格方法;含偏微分方程边值问题的区域分解
65兰特 积分方程的数值方法
65F08个 迭代方法的前置条件
65英尺35英寸 矩阵范数、条件、缩放的数值计算
65层55 低阶矩阵逼近的数值方法;矩阵压缩
35卢比 积分-部分微分方程
45B05型 弗雷德霍姆积分方程

软件:

pvfmm公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] S.Ambikasaran和E.Darve,反快速多极方法,预印本,https://arxiv.org/abs/1407.1572, 2014.
[2] A.Aminfar、S.Ambikasaran和E.Darve,《应用于有限元矩阵的快速块低阶稠密解算器》,J.Compute。物理。,304(2016),第170-188页·Zbl 1349.65595号
[3] K.Appel、W.Haken和J.Koch,每个平面图都是四色的。第二部分:可还原性,伊利诺伊州数学杂志。,21(1977年),第491-567页·Zbl 0387.05010号
[4] C.Borges和G.Biros,逆散射问题积分方程公式的区域分解预处理,预印本,https://arxiv.org/abs/1901.09162, 2019.
[5] T.F.Chan和T.P.Mathew,区域分解算法,《数值学报》。,3(1994年),第61-143页·Zbl 0809.65112号
[6] S.Chandrasekaran、P.Dewilde、M.Gu、W.Lyons和T.Pals,通过稀疏矩阵快速求解HSS表示,SIAM J.Matrix Anal。申请。,29(2006),第67-81页,https://doi.org/10.1137/050639028。 ·Zbl 1135.65317号
[7] S.Chandrasekaran,M.Gu和T.Pals,用于分层半可分离表示的快速ULV分解求解器,SIAM J.矩阵分析。申请。,28(2006),第603-622页,https://doi.org/10.1137/S0895479803436652。 ·Zbl 1120.65031号
[8] C.Chen、S.Aubry、T.Oppelstrup、A.Arsenlis和E.Darve,各向异性弹性介质中位错线应力场的快速算法,模型。模拟。材料科学。工程,26(2018),045007。
[9] C.Chen、S.Reiz、C.D.Yu、H.J.Bungartz和G.Biros,多层感知器高斯-纽顿-海森矩阵的快速近似,SIAM J.矩阵分析。申请。,42(2021),第165-184页,https://doi.org/10.1137/19M129961X。 ·Zbl 1459.65037号
[10] H.Cheng、Z.Gimbutas、P.-G.Martinsson和V.Rokhlin,关于低秩矩阵的压缩,SIAM J.Sci。计算。,26(2005),第1389-1404页,https://doi.org/10.1137/030602678。 ·Zbl 1083.65042号
[11] E.Corona、P.-G.Martinsson和D.Zorin,平面积分方程的O(N)直接求解器,应用。计算。哈蒙。分析。,38(2015),第284-317页·Zbl 1307.65180号
[12] P.Coulier、H.Pournsari和E.Darve,反向快速多极方法:使用快速近似直接解算器作为稠密线性系统的预处理器,SIAM J.Sci。计算。,39(2017),第A761-A796页,https://doi.org/10.1137/15M1034477。 ·兹比尔1365.65068
[13] V.Dolean、P.Jolivet和F.Nataf,《区域分解方法简介:算法、理论和并行实现》,SIAM,费城,2015年,https://doi.org/10.1137/1.9781611974065。 ·Zbl 1364.65277号
[14] W.Fong和E.Darve,黑盒快速多极子方法,J.Compute。物理。,228(2009),第8712-8725页·Zbl 1177.65009号
[15] A.Gillman、P.M.Young和P.-G.Martinsson,一维区域积分方程O(N)复杂性的直接求解器,前沿数学。中国,7(2012),第217-247页·Zbl 1262.65198号
[16] L.Greengard、D.Gueyffer、P.-G.Martinsson和V.Rokhlin,复杂三维区域积分方程的快速直接求解器,《数值学报》。,18(2009年),第243-275页·Zbl 1176.65141号
[17] L.Greengard和V.Rokhlin,粒子模拟的快速算法,J.Compute。物理。,73(1987),第325-348页·兹比尔062965005
[18] L.Greengard和V.Rokhlin,《三维拉普拉斯方程的快速多极方法的新版本》,技术报告,耶鲁大学计算机科学系,康涅狄格州纽黑文,1996年。
[19] K.L.Ho和L.Greengard,通过递归骨架化快速直接求解结构化线性系统,SIAM J.Sci。计算。,34(2012),第A2507-A2532页,https://doi.org/10.1137/120866683。 ·Zbl 1259.65062号
[20] K.L.Ho和L.Ying,椭圆算子的层次插值因式分解:积分方程,通信纯应用。数学。,69(2016),第1314-1353页·Zbl 1344.65123号
[21] D.Malhotra和G.Biros,PVFMM:用于粒子和体积势的并行核独立FMM,Commun。计算。物理。,18(2015),第808-830页·Zbl 1388.65169号
[22] P.-G.Martinsson,椭圆偏微分方程的快速直接解法,CBMS-NSF Reg.Conf.Ser。申请。数学。费城SIAM 96号,2019年,https://doi.org/10.1137/1.9781611976045。
[23] P.-G.Martinsson和V.Rokhlin,二维边界积分方程的快速直接求解器,J.Compute。物理。,205(2005),第1-23页·Zbl 1078.65112号
[24] P.-G.Martinsson和V.Rokhlin,一维加速核相关快速多极方法,SIAM J.Sci。计算。,29(2007),第1160-1178页,https://doi.org/10.1137/060662253。 ·Zbl 1154.65318号
[25] V.Minden、K.L.Ho、A.Damle和L.Ying,基于强可容许性的递归骨架分解,多尺度模型。模拟。,15(2017),第768-796页,https://doi.org/10.1137/16M1095949。 ·Zbl 1365.65286号
[26] P.Mund、E.P.Stephan和J.WeißE,单层电势的双层方法,计算,60(1998),第243-266页·Zbl 0901.65072号
[27] K.Nabors、S.Kim和J.White,通用三维结构的快速电容提取,IEEE Trans。微波理论技术,40(1992),第1496-1506页。
[28] K.Nabors、F.Korsmeyer、F.T.Leighton和J.White,势论三维第一类积分方程的预条件、自适应、多极加速迭代方法,SIAM J.Sci。计算。,15(1994),第713-735页,https://doi.org/10.1137/0915046。 ·兹比尔0801.65131
[29] B.Quaife和G.Biros,《关于D(2)中Laplace双层的预条件子》,Numer。线性代数应用。,22(2015),第101-122页·Zbl 1363.65207号
[30] J.R.Shewchuk等人,《无疼痛共轭梯度法简介》,技术报告,卡内基梅隆大学,宾夕法尼亚州匹兹堡,1994年。
[31] D.Sushnikova、L.Greengard、M.O'Neil和M.Rachh,FMM-LU:三维多尺度边界积分方程的快速直接求解器,预印本,https://arxiv.org/abs/2201.07325, 2022.
[32] T.Takahashi、C.Chen和E.Darve,反快速多极子方法的并行化及其在边界元法中的应用,计算。物理学。社区。,247(2020),106975·Zbl 1514.65030号
[33] T.Tran,边界元法的重叠加性Schwarz预条件,积分方程应用。,12(2000),第177-207页·Zbl 0978.65108号
[34] R.Wang、C.Chen、J.Lee和E.Darve,PBBFMM3D:核矩阵向量乘法的并行黑盒算法,J.并行分布式计算。,154(2021),第64-73页。
[35] H.Wendland,分散数据近似,剑桥大学。申请。计算。数学。17,剑桥大学出版社,英国剑桥,2005年·兹比尔1075.65021
[36] J.Xia,通用SPD矩阵的鲁棒有效eSIF预处理,预印本,https://arxiv.org/abs/2007.03729, 2020.
[37] 夏杰,多层层次结构,CSIAM Trans。申请。数学。,2(2021年),第263-296页。
[38] J.Xia、S.Chandrasekaran、M.Gu和X.S.Li,分层半可分矩阵的快速算法,数值。线性代数应用。,17(2010年),第953-976页·Zbl 1240.65087号
[39] X.Xing和E.Chow,在分层半可分矩阵逼近中保持正定性,SIAM J.矩阵分析。申请。,39(2018),第829-855页,https://doi.org/10.1137/17M1137073。 ·Zbl 1391.65061号
[40] X.Xing,H.Huang,E.Chow,对称正定矩阵HSS预条件子的有效构造,SIAM J.矩阵分析。申请。,42(2021),第683-707页,https://doi.org/10.1137/20M1365776。 ·Zbl 07340708号
[41] L.Ying、G.Biros和D.Zorin,二维和三维核相关自适应快速多极算法,J.Compute。物理。,196(2004),第591-626页·兹比尔1053.65095
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。