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流动网络公式的有效迭代方法。 (英语) Zbl 1490.35323号

小结:我们提出了一种高效的迭代卷积阈值方法,用于流体网络的建立,其中流体由存在体积源的Darcy-Stokes流建模。该方法基于达西项流体区域耗散功率最小化。流动网络由其特征函数表示,能量在该表示下近似。然后可以交替地近似解决最小化问题:1)求解Brinkman方程来模拟Darcy-Stokes流,2)通过简单的卷积和阈值步骤更新特征函数。该方法简单易行。我们从数学上证明了迭代方法具有总能量衰减特性。数值实验证明了该方法的性能和鲁棒性,并观察到了有趣的结构。

MSC公司:

35克35 与流体力学相关的PDE
35K08型 加热内核
2010年第49季度 优化最小曲面以外的形状
76S05号 多孔介质中的流动;过滤;渗流
76D07型 斯托克斯和相关(Oseen等)流
35卢比 图和网络(分支或多边形空间)上的PDE
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全文: 内政部

参考文献:

[1] M.Barthélemy,《空间网络》,《物理报告》499(1-3)(2011)1-101。
[2] D.Hu,D.Cai,《生物运输网络的适应与优化》,《物理重新审视快报》111(13)。
[3] R.Thoma,Untersuchungenüber die Histogenese und Histomechanik des Gefässsystems,恩克,1893年。
[4] C.D.Murray,《最小功的生理原理:I.血管系统和血容量的成本》,《美国国家科学院院刊》12(3)(1926)207。
[5] O.Sigmund,J.Petersson,拓扑优化中的数值不稳定性:关于处理棋盘、网格相关性和局部极小值的程序的调查,结构优化16(1)(1998)68-75。
[6] M.X.Goemans,Y.-s.Myung,施泰纳树配方目录,网络23(1)(1993)19-28·Zbl 0794.90074号
[7] A.Tero、S.Takagi、T.Saigusa、K.Ito、D.P.Bebber、M.D.Fricker、K.Yumiki、R.Kobayashi、T.Nakagaki,《生物启发自适应网络设计规则》,科学327(5964)(2010)439-442·Zbl 1226.90021号
[8] A.Tero,T.Nakagaki,K.Toyabe,K.Yumiki,R.Kobayashi,一种受藻门启发的解决steiner问题的方法。,国际非传统计算杂志6(2)。
[9] D.Hu,D.Cai,《生物传输网络启动和适应的优化原则》,《数学科学中的通信》17(5)(2019)1427-1436·Zbl 1429.92063号
[10] G.Albi,M.Burger,J.Haskovec,P.Markowich,M.Schlottbom,生物网络形成的连续建模,in:活性粒子。第1卷。理论、模型和应用进展,模型。模拟。科学。工程技术。,Birkhäuser/Springer,Cham,2017年,第1-48页。
[11] J.Haskovec,P.Markowich,B.Perthame,M.Schlottbom,《生物网络形成PDE系统注释》,非线性分析。138 (2016) 127-155. ·Zbl 1334.35101号
[12] J.Haskovec,P.Markowich,B.Perthame,PDE系统生物网络形成的数学分析,Comm.偏微分方程40(5)(2015)918-956·Zbl 1345.35120号
[13] N.Wiker,A.Klarbring,T.Borrvall,达西和斯托克斯流区域的拓扑优化,《国际工程数值方法杂志》69(7)(2007)1374-1404·Zbl 1194.76050号
[14] K.Svanberg,移动渐近线法——一种新的结构优化方法,《国际工程数值方法杂志》24(2)(1987)359-373·Zbl 0602.73091号
[15] M.P.Bendsöe,N.Kikuchi,《使用ho-mogenization方法在结构设计中生成最佳拓扑》,《应用力学与工程中的计算机方法》71(2)(1988)197-224·Zbl 0671.73065号
[16] M.Y.Wang、X.Wang和D.Guo,结构拓扑优化的水平集方法,应用力学与工程中的计算机方法192(1-2)(2003)227-246·Zbl 1083.74573号
[17] R.Picelli,S.Townsend,C.Brampton,J.Norato,H.Kim,用水平集方法进行基于应力的形状和拓扑优化,应用力学和工程中的计算机方法329(2018)1-23·Zbl 1439.74294号
[18] O.Sigmund,K.Hougaard,最佳光子晶体的几何特性,《物理评论快报》100(15)。
[19] B.Bordin,A.Chambolle,拓扑优化中的设计相关负载,ESAIM:控制、优化和变分计算9(2003)19-48·Zbl 1066.49029号
[20] 谢义义,史蒂文,《结构优化的简单进化程序》,《计算机与结构》49(5)(1993)885-896。
[21] T.Yamada,K.Izui,S.Nishiwaki,A.Takezawa,基于结合虚拟界面能量的水平集方法的拓扑优化方法,应用力学与工程中的计算机方法199(45-48)(2010)2876-2891·Zbl 1231.74365号
[22] A.Takezawa,S.Nishiwaki,M.Kitamura,基于相场方法和灵敏度分析的形状和拓扑优化,计算物理杂志229(7)(2010)2697-2718·Zbl 1185.65109号
[23] B.Merriman,J.K.Bence,S.Osher,平均曲率扩散生成运动,加州大学洛杉矶分校CAM报告92-18(1992)。
[24] S.Esedoglu,F.Otto,具有任意表面张力的网络的阈值动力学,《纯粹与应用数学通信》68(5)(2015)808-864·Zbl 1334.82072号
[25] S.Esedoglu,Y.-H.R.Tsai,et al.,分段常数mumford-shah泛函的阈值动力学,计算物理杂志211(1)(2006)367-384·兹比尔1086.65522
[26] D.Wang,H.Li,X.Wei,X.-P.Wang,一种有效的图像分割迭代阈值法,计算物理杂志350(1)(2017)657-667·Zbl 1380.65048号
[27] D.Wang,X.-P.Wang,图像分割的迭代卷积阈值法(ictm),arXiv预印本arXiv:1904.10917。
[28] J.Ma,D.Wang,X.-P.Wang,X.Yang,测地线活动轮廓的基于特征函数的算法,SIAM成像科学杂志14(3)(2021)1184-1205·Zbl 1524.68423号
[29] B.Merriman,S.J.Ruuth,卷积生成运动和界面运动的广义惠更斯原理,SIAM应用数学杂志60(3)(2000)868-890·Zbl 0958.65021号
[30] M.Elsey,S.Esedolu,各向异性表面能的阈值动力学,《计算数学》87(312)(2017)1721-1756·Zbl 1397.65156号
[31] D.Wang,从点云重建曲面的有效迭代方法,科学计算杂志87(1)(2021)1-21·Zbl 1471.49002号
[32] X.Xu,D.Wang,X.-P.Wang,粗糙表面润湿的有效阈值动力学方法,计算物理杂志330(1)(2017)510-528·Zbl 1378.76087号
[33] D.Wang,X.-P.Wang,X.Xu,《润湿动力学的改进阈值动力学方法》,计算物理杂志392(2019)291-310·Zbl 1452.76191号
[34] D.Wang,任意do-mains中dirichlet分区的有效无条件稳定方法,arXiv预印arXiv:2108.11552。
[35] D.Wang,B.Osting,计算dirichlet分区的扩散生成方法,计算与应用数学Jour-nal 351(2019)302-316·Zbl 1407.51027号
[36] H.Chen,H.Leng,D.Wang,X.-P.Wang,流体拓扑优化的有效阈值动力学方法,CSIAM应用数学汇刊3(1)(2022)26-56。
[37] F.Brezzi,《关于拉格朗日乘子引起的鞍点问题的存在性、唯一性和近似性》,《Rennes的数学与信息出版物》8(R2)(1974)129-151·Zbl 0338.90047号
[38] I.Babuška,《拉格朗日乘子有限元法》,数值数学20(3)(1973)179-192·Zbl 0258.65108号
[39] F.Brezzi,M.Fortin(编辑),混合和混合有限元方法,纽约施普林格出版社,1991年·Zbl 0788.7302号
[40] K.Stewartson,O.A.Ladyzhenskaya,R.A.Silverman,粘性不可压缩流的数学理论,《数学公报》56(395)(1972)83。
[41] S.Zahedi,A.-K.Tornberg,通过距离函数扩展的水平集方法中的Delta函数近似,计算物理杂志229(6)(2010)2199-2219·Zbl 1186.65018号
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