×

非对称鞍点矩阵的ILU预条件及其在不可压缩Navier-Stokes方程中的应用。 (英语) Zbl 1326.76061号

摘要:基于线性化不可压缩Navier-Stokes方程的数值解,我们研究了非对称鞍点矩阵的阈值不完全LU分解。所得预条件用于加速应用于三维流体动力学问题有限元离散的Krylov子空间方法的收敛。本文给出并检验了Tismenetsky-Kaporin不完全因式分解非对称矩阵的一个推广。结果表明,在具有数值挑战性的高雷诺数流动情况下,使用标准阈值ILU预处理器的这种双参数修改会带来好处。数值研究了ILU预条件器在大范围的流动和离散参数下的性能,并证明了阈值参数选择合适时该方法的有效性。进一步证明了该方法在模拟真实患者右冠状动脉血流的血流动力学问题中的实用性。

MSC公司:

76M10个 有限元方法在流体力学问题中的应用
65F08个 迭代方法的前置条件
65层10 线性系统的迭代数值方法
65N22型 含偏微分方程边值问题离散方程的数值解
65层50 稀疏矩阵的计算方法
76Z05个 生理流
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] M.Benzi,《大型线性系统的预处理技术:综述》,J.Compute。物理。,182(2002),第418-477页·Zbl 1015.65018号
[2] M.Benzi,{\it Hermitian和偏斜Hermitian分裂迭代的推广},SIAM矩阵分析与应用杂志,31(2009),第360-374页·兹比尔1191.65025
[3] M.Benzi,G.H Golub,J.Liesen,{鞍点问题的数值解},Acta Numer。,14(2005),第1-137页·Zbl 1115.65034号
[4] M.Benzi,M.Ng,Q.Niu,and Z.Wang,{it不可压缩Navier-Stokes方程的松弛维因式分解预条件},J.Compute。物理。,230(2011年),第6185-6202页·Zbl 1419.76433号
[5] M.Benzi,M.A.Olshanskii,and Z.Wang,{it不可压缩Navier-Stokes方程的修正增广拉格朗日预条件},国际。J.数字。方法流体,66(2011),第486-508页·Zbl 1421.76152号
[6] M.Braack、P.B.Mucha和W.M.Zajaczkowski,《Navier-Stokes方程的定向do-nothing条件》,J.Compute。数学。,32(2014),第507-521页·Zbl 1324.76015号
[7] Z.-H.Cao,{\it非对称鞍点矩阵的一类约束预条件},Numer。数学。,103(2006),第47-61页·Zbl 1148.65031号
[8] O.Dahl和S.Ø。Wille,{它是一个用于迭代求解二维和三维Navier-Stokes方程混合有限元公式的带有耦合节点填充的ILU预条件,Internat。J.数字。方法流体,15(1992),第525-544页·Zbl 0825.76446号
[9] V.F.de Almeida、A.M.Chapman和J.J.Derby,{关于偏微分方程有限元解中矩阵的平衡和稀疏因式分解},数值。方法偏微分方程,16(2000),第11-29页·Zbl 0956.65018号
[10] S.Deparis、G.Grandperrin和A.Quarteroni,《非定常Navier-Stokes方程的并行预条件及其在血流动力学模拟中的应用》,计算与《流体》,92(2014),第253-273页·Zbl 1391.76887号
[11] H.Elman和D.Silvester,{Navier-Stokes方程的快速非对称迭代和预处理},SIAM科学计算杂志,17(1996),第33-46页·Zbl 0843.65080号
[12] H.C.Elman、D.Silvester和A.Wathen,《有限元和快速迭代求解器:在不可压缩流体动力学中的应用》,第二版,牛津大学出版社,牛津,2014年·Zbl 1304.76002号
[13] H.C.Elman和R.S.Tuminaro,Navier-Stokes方程近似交换子预条件中的边界条件,电子。变速器。数字。分析。,35(2009),第257-280页·Zbl 1391.76539号
[14] C.R.Ethier和D.A.Steinman,《精确全3D Navier-Stokes基准解决方案》,国际出版社。J.数字。《液体方法》,19(1994),第369-375页·Zbl 0814.76031号
[15] V.Girault和P.-A.Raviart,{Navier-Stokes方程的有限元近似},数学课堂讲稿。,施普林格·弗拉格,柏林,1979年·Zbl 0413.65081号
[16] G.H.Golub和C.F.van Loan,《矩阵计算》,约翰霍普金斯大学出版社,巴尔的摩,1996年·Zbl 0865.65009号
[17] G.H.Golub和C.Van Loan,非对称正定线性系统,线性代数应用。,28(1979年),第85-97页·Zbl 0419.65025号
[18] J.Guzmaín和M.Neilan,{三维一致和无发散Stokes元素},IMA J.Numer。分析。,34(2014),第1489-1508页·兹比尔1305.76056
[19] J.Jung、A.Hassanein和R.W.Lyczkowski,{\it使用右冠状动脉多相流动力学的血液动力学计算},Ann.Biomed。《工程》,34(2006),第393-407页。
[20] I.E.Kaporin,{基于(U^TU+U^TR+R^TU)分解的一般对称正定矩阵的高质量预处理},Numer。线性代数应用。,5(1998年),第483-509页·Zbl 0969.65037号
[21] I.E.Kaporin,《ILU预处理中的缩放、重新排序和对角线旋转》,俄罗斯J.Numer出版社。分析。数学。《建模》,22(2007),第341-375页·Zbl 1183.65044号
[22] I.E.Kaporin,{GMRES型迭代中的缩放、预处理和超线性收敛},摘自《矩阵方法:理论、算法、应用》,V.Olshevsky和E.Tyrtyshnikov编辑,世界科学出版社。,新泽西州哈肯萨克,2010年,第273-295页·Zbl 1215.65059号
[23] K.Lipnikov和Yu。瓦西列夫斯基(Vassilevski),{\it Advanced Numerical Instruments 2D},http://sourceforge.net/projects/ani2d。
[24] K.Lipnikov和Yu。瓦西列夫斯基(Vassilevski),{\it Advanced Numerical Instruments\(3\)D}\burlhttp://sourceforge.net/projects/ani3d。
[25] O.E.Livne和G.H.Golub,{二规范化缩放},数值。《算法》,35(2004),第97-120页·Zbl 1050.65049号
[26] J.Mayer,{在因式分解期间延迟和避免小支点的i矩阵对称置换},SIAM科学计算杂志,30(2008),第982-996页·Zbl 1160.65011号
[27] M.A.Olshanskii和A.Reusken,《斯托克斯方程的梯度-微分稳定化》,数学。计算。,73(2004),第1699-1718页·Zbl 1051.65103号
[28] M.A.Ol’shanskii和V.M.Staroverov,《关于不可压缩流体有限差分计算中流出边界条件的模拟》,Internat。J.数字。方法流体,33(2000),第499-534页·Zbl 0959.76062号
[29] M.A.Olshanskii和E.E.Trytyshnikov,《线性系统的迭代方法:理论和应用》,应用。数学。SIAM,费城,2014年·Zbl 1320.65050号
[30] M.A.Olshanskii和Y.V.Vassilevski,{离散Oseen问题的压力Schur补足预条件},SIAM科学计算杂志,29(2007),第2686-2704页·Zbl 1252.65070号
[31] Y.Saad,《稀疏线性系统的迭代方法》,第二版,SIAM,费城,2003年·兹比尔1031.65046
[32] R.L.Sani和P.M.Gresho,{\it Reкsumeк和关于开边界条件minisymposium}的评论,国际。J.数字。方法流体,18(1994),第983-1008页·Zbl 0806.76072号
[33] J.Scott和M.Tuma,{关于鞍点系统的签名不完全Cholesky因式分解预条件},SIAM科学计算杂志,36(2014),pp.A2984-A3010·Zbl 1310.65036号
[34] J.Scott和M.Tuma,{使用内存有效的不完全因式分解预条件求解对称不定系统},技术报告RAL-P-2015-002,STFC卢瑟福-阿普尔顿实验室,英国奇尔顿,2015年。
[35] A.Segal、M.ur Rehman和C.Vuik,{不可压缩Navier-Stokes解算器的预条件},Numer。数学。理论方法应用。,3(2010),第245-275页·Zbl 1240.65098号
[36] G.W.Soules,{\it Sinkhorn平衡的收敛速度},线性代数应用。,150(1991),第3-40页·Zbl 0726.15017号
[37] J.Stoer和R.Bulirsch,《数值分析导论》,Springer,纽约,1993年·Zbl 0771.65002号
[38] M.Suarjana和K.H.Law,{基于值和空间约束的稳健不完全因式分解},国际。J.数字。方法工程,38(1995),第1703-1719页·Zbl 0822.73073号
[39] R.Temam,{it Navier-Stokes方程:理论和数值分析},美国数学学会,普罗维登斯,RI,2001年·Zbl 0981.35001号
[40] M.Tismenetsky,{一种求解大型稀疏线性系统的新预处理技术},线性代数应用。,154(1991),第331-353页·Zbl 0732.65030号
[41] S.Turek,{不可压缩流问题的高效求解器:算法和计算方法},6,Springer课堂笔记计算。科学。工程师,柏林,1999年·Zbl 0930.76002号
[42] M.ur Rehman、C.Vuik和G.Segal,《不可压缩Navier-Stokes解算器预条件的比较》,国际出版社。J.数字。《液体方法》,57(2008),第1731-1751页·Zbl 1262.76083号
[43] M.ur Rehman、C.Vuik和G.Segal,《Oseen问题的简单型预条件器》,国际。J.数字。《液体方法》,61(2009),第432-452页·Zbl 1171.76033号
[44] M.Wabro,{it AMGe–粗化策略和Oseen方程的应用},SIAM科学计算杂志,27(2006),第2077-2097页·Zbl 1136.76413号
[45] 赵军,{鞍点问题的广义Cholesky分解方法},应用。数学。计算。,92(1998),第49-58页·Zbl 0942.65029号
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。