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ADI隐式浅水方程模型的POD/DEIM非线性模型降阶。 (英语) Zbl 1286.76106号

小结:在本文中,我们考虑在矩形区域上使用交替方向全隐式(ADI)有限差分格式求解β平面上的二维浅水方程(SWE)模型。对于线性化方程,该格式被证明是无条件稳定的。{}离散化产生了许多非线性代数方程组。然后,我们使用适当的正交分解(POD)来降低SWE模型的维数。由于模型的非线性,简化模型的计算复杂性仍然取决于全浅水方程模型的变量数。通过使用离散经验插值方法(DEIM),我们降低了降阶模型依赖于非线性全维模型的计算复杂性,并恢复了POD模型预期的完整模型降阶。{}为了强调由于使用POD/DEIM而带来的CPU性能增益,我们还建议测试一个显式Euler有限差分格式(EE),作为ADI隐式格式的替代方案,用于求解吞咽水方程模型。{}然后,我们继续评估POD/DEIM作为空间离散点数量、时间步长和POD基函数的函数的效率。正如预期的那样,我们的数值实验表明,POD/DEIM方案的CPU时间性能与网格点数成正比。一旦空间离散点的数量超过10000,并且对于90个DEIM插值点,与相应的POD SWE方案相比,POD/DEIM隐式SWE方案的CPU时间减少了10倍,POD/DEIM显式SWE格式的CPU时间降低了15倍。此外,我们的数值试验表明,如果DEIM算法选择的点数达到50,则POD/DEIM和POD简化系统产生的近似误差具有相同的数量级,从而支持了现有文献中的理论结果。

理学硕士:

76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
35问题35 与流体力学相关的PDE
65M55型 多重网格方法;涉及偏微分方程初值和初边值问题的区域分解
86A10美元 气象学和大气物理学

软件:

古斯塔夫
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