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时间相关偏微分方程的迭代Radau方法。 (英语) Zbl 1168.65049号

摘要:本文研究对流-扩散-反应型半离散多维偏微分方程的时间积分。为了处理这些常微分方程(ODE)的刚度,选择了一种隐式方法,即两阶段三阶Radau IIA方法。本文的主要主题是得到的隐式关系的有效解。
首先,将修正的牛顿过程转化为两个阶段解耦的迭代过程,并且可以利用迭代矩阵的相同LU-因子化。然后,我们应用所谓的近似矩阵因子化(AMF)技术来求解每个牛顿迭代中的线性系统。这种AMF方法非常有效,因为它将“多维”系统简化为一系列“一维”系统。这种方法大大减少了所涉及的线性代数工作量。将AMF应用于二维问题的想法由来已久,可以追溯到D.W.Peaceman先生H.H.拉奇福德[J.Soc.Ind.应用数学3,28-41(1955;Zbl 0067.35801)].
三个空间维度的情况不太有利,将在这里从理论和实验两方面进行更详细的分析。此外,我们分析了一个变体,其中AMF技术已被用于真正解决(“直到收敛”)基础的Radau IIA方法,以便我们可以依靠其优异的稳定性和准确性特性。最后,通过几个实例对该方法进行了测试。此外,还与现有代码VODPK和IMEXRKC进行了比较,结果表明,效率(CPU时间与精度)至少与这些解算器的效率具有竞争力。

MSC公司:

65平方米 涉及偏微分方程的初值和初边值问题的线方法
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
35K55型 非线性抛物方程
65升05 常微分方程初值问题的数值解法
65H10型 方程组解的数值计算
34A34飞机 非线性常微分方程和系统
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 海尔,E。;Wanner,G.,(求解常微分方程II,Stiff和微分代数问题。求解常微分方程式II,Staff和微分-代数问题,计算数学中的Springer级数,第14卷(1996),Springer:Springer Berlin)·Zbl 0859.65067号
[2] Brown,P.N。;拜恩,G.D。;Hindmarsh,A.C.,VODE:一个可变系数ODE求解器,SIAM J.Sci。统计师。计算。,10, 1038-1051 (1989) ·Zbl 0677.65075号
[3] 萨阿德,Y。;Schultz,M.,GMRES:求解非对称线性系统的广义最小残差算法,SIAM J.Sci。统计师。计算。,7, 856-869 (1986) ·Zbl 0599.65018号
[4] Brown,P.N。;Hindmarsh,A.C.,《刚性ODE系统中的简化存储矩阵方法》,J.Appl。数学。计算。,31, 40-91 (1989) ·Zbl 0677.65074号
[5] Byrne,G.D.,《在刚性常微分方程环境中使用Krylov方法的语用实验》,(Cash,J.;Gladwell,I.,《计算常微分方程》(1992),牛津大学出版社:牛津大学出版社),323-356·Zbl 0769.65038号
[6] Dahlquist,G.,线性多步方法的特殊稳定性问题,BIT,3,27-43(1963)·Zbl 0123.11703号
[7] Butcher,J.C.,《关于隐式Runge-Kutta方法的实现》,BIT,16,237-240(1976)·Zbl 0336.65037号
[8] Butcher,J.C.,隐式Runge-Kutta方法的一些实现方案,(《邓迪数值分析会议记录》,《邓迪数字分析会议记录,数学讲义》,第773卷(1979)),12-24·Zbl 0447.65042号
[9] 库珀,G.J。;Butcher,J.C.,隐式Runge-Kutta方法的迭代方案,IMA J.Numer。分析。,3, 127-140 (1983) ·Zbl 0525.65052号
[10] González-Pinto,S。;蒙蒂亚诺,J.I。;Rández,L.,三阶段隐式Runge-Kutta方法的迭代方案,应用。数字。数学。,17, 363-382 (1995) ·兹伯利0885.65086
[11] 范德胡温,P.J。;de Swart,J.J.B.,ODE-IVP解算器的三角隐式迭代方法,SIAM J.Sci。统计师。计算。,18, 41-55 (1997) ·Zbl 0872.65072号
[12] Burrage,K。;Hundsdorfer,W。;Verwer,J.G.,Runge-Kutta方法的B-收敛性研究,计算,36,17-34(1986)·Zbl 0572.65053号
[13] 卡尔沃,M。;González-Pinto,S。;Montijano,J.I.,刚性半线性系统数值解的Runge-Kutta方法,BIT,40,4,611-639(2000)·Zbl 0980.65069号
[14] Hundsdorfer,W。;Verwer,J.G.,(时间相关平流扩散反应方程的数值解。时间相关平流扩散反应方程的数值解,计算数学中的Springer系列,第33卷(2003),Springer:Springer Berlin)·Zbl 1030.65100号
[15] 范德胡温,P.J。;Sommeijer,B.P.,含时偏微分方程的近似因子分解,J.Compute。申请。数学。,128, 447-466 (2001) ·Zbl 0974.65089号
[16] Hundsdorfer,W.,关于道格拉斯分裂方法稳定性的注记,数学。压缩机。,67, 183-190 (1998) ·Zbl 0903.65075号
[17] Mousseau,V.A。;诺尔,医学博士。;Rider,W.J.,基于物理的预处理和非平衡辐射扩散的Newton-Krylov方法,J.Compute。物理。,160, 743-765 (2000) ·Zbl 0949.65092号
[18] Verwer,J.G。;Sommeijer,B.P.,扩散反应方程的隐式显式Runge-Kutta-Chebyshev格式,SIAM J.Sci。计算。,25, 1824-1835 (2004) ·Zbl 1061.65090号
[19] Shampine,L.F。;Sommeijer,B.P。;Verwer,J.G.,IRKC:刚性扩散反应PDE的IMEX解算器,J.Compute。申请。数学。,196, 485-497 (2006) ·Zbl 1100.65075号
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