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使用非线性扩展算子进行网格质量保持形状优化。 (英语) Zbl 1471.35283号

摘要:在本文中,我们提出了一种形状优化算法,该算法能够处理大变形,同时保持较高的网格质量。基于映射方法,我们引入了一个非线性扩展算子,该算子将边界控制与域变形联系起来,从而确保生成形状的可接受性。主要重点是比较使用线性椭圆算子进行扩展的成熟方法和附加非线性平流对可达形状集的影响。此外,还讨论了如何降低该算法的计算复杂度。二维和三维定常不可压缩Navier-Stokes流的几个数值试验案例证实了扩展算子中非线性的好处。

MSC公司:

93年第35季度 与控制和优化相关的PDE
2010年第49季度 优化最小曲面以外的形状
49千20 偏微分方程问题的最优性条件
65K10码 数值优化和变分技术
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
76D05型 不可压缩粘性流体的Navier-Stokes方程
76D55型 不可压缩粘性流体的流动控制与优化
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参考文献:

[1] 公共关系部埃姆斯泰;A.盖尔穆切。;L'Excellent,JY;Pralet,S.,线性系统并行解的混合调度,并行计算。,32, 2, 136-156 (2006) ·doi:10.1016/j.parco.2005.07.004
[2] Brandenburg,C.,Lindemann,F.,Ulbrich,M.,Ubbrich,S.:Navier-Stokes流形状优化的连续伴随方法。In:Kunisch,K.,Leugering,G.,Sprekels,J.,Tröltzsch,F.(eds.)耦合偏微分方程组的最优控制。国际。序列号。数字。数学。,第160卷,第35-56页。Birkhäuser,巴塞尔(2009年)·Zbl 1425.76079号
[3] Delfour,M.,Zolésio,J.P.:形状和几何:度量、分析、微分学和优化。收录于:《设计与控制进展》,第22卷,第2版。SIAM,费城(2001)·Zbl 1002.49029号
[4] Dokken,J.S.、Mitusch,S.K.、Funke,S.W.:围栏和火龙犬瞬态PDE的自动形状导数(2020)
[5] Dokken,JS;Funke,西南;约翰逊,A。;Schmidt,S.,《利用Nitsche耦合的多网格有限元法进行形状优化》,SIAM J.Sci。计算。,41,3,A1923-A1948(2019)·Zbl 1432.35211号 ·doi:10.1137/18M1189208
[6] Elliott,C。;Fritz,H.,《关于基于调和图热流和DeTurck技巧的移动边界问题的具有良好网格特性的算法》,SMAI J.Compute。数学。,2, 141-176 (2016) ·Zbl 1416.65324号 ·doi:10.5802/smai-jcm.12
[7] Etling,T.、Herzog,R.、Loayza,E.、Wachsmuth,G.:基于受限网格变形的一阶和二阶形状优化。SIAM J.科学。计算。42(2),A1200-A1225(2020)。doi:10.1137/19M1241465·Zbl 1475.49050号
[8] Gangl,P。;劳伦,A。;Meftahi,H。;Sturm,K.,《受非线性静磁影响的电机形状优化》,SIAM J.Sci。计算。,37、6、B1002-B1025(2015)·Zbl 1330.49042号 ·数字对象标识码:10.1137/15100477X
[9] Garcke,H。;Hinze,M。;Kahle,C.,两相不可压缩流热力学一致模型的稳定线性时间离散,应用。数字。数学。,99, 151-171 (2016) ·Zbl 1329.76168号 ·doi:10.1016/j.apnum.2015.09.002
[10] Geuzaine,C。;Remacle,JF,Gmsh:一个具有内置预处理和后处理设施的三维有限元网格生成器,国际期刊Numer。方法工程,79,11,1309-1331(2009)·Zbl 1176.74181号 ·doi:10.1002/nme.2579
[11] 贾尔斯,M。;Pierce,N.,《伴随设计方法导论》,《流量涡轮机》。库布斯特。,65, 3-4, 393-415 (2000) ·Zbl 0996.76023号 ·doi:10.1023/A:1011430410075
[12] 哈布雷希特,H。;Tausch,J.,关于热方程形状优化问题的数值解,SIAM J.Sci。计算。,35,1,A104-A121(2013)·Zbl 1264.65156号 ·数字对象标识代码:10.1137/10855703
[13] Haubner,J.、Siebenborn,M.、Ulbrich,M.:形状优化设计问题建模的连续视角(2020)。arXiv:2004.06942号
[14] Hintermüller,M。;Ring,W.,图像分割的二阶形状优化方法,SIAM J.Appl。数学。,64, 2, 442-467 (2004) ·Zbl 1073.68095号 ·doi:10.1137/S003613992403901
[15] 希特迈尔,R。;斯卡拉布西奥,L。;席林斯,C。;Schwab,C.,声学散射中的大变形形状不确定性量化,高级计算。数学。,44, 5, 1475-1518 (2018) ·兹比尔1402.35321 ·doi:10.1007/s10444-018-9594-8
[16] 休斯,TJ;Franca,有限合伙人;Balestra,M.,《计算流体动力学的新有限元公式:V:避开Babuška-Brezzi条件:考虑等阶插值的斯托克斯问题的稳定Petrov-Galerkin公式》,计算。方法应用。机械。工程师,59,1,85-99(1986)·Zbl 0622.76077号 ·doi:10.1016/0045-7825(86)90025-3
[17] Jameson,A.,《使用伴随方法的气动形状优化》(2003年),布鲁塞尔:布鲁塞尔冯·卡曼研究所讲座
[18] Karypis,G.、Schloegel,K.、Kumar,V.:Parmetis,并行图划分和稀疏矩阵排序库(2013)。http://glaros.dtc.umn.edu/gkhome/metis/parmetis/overview
[19] Kunisch,K。;Peichl,G.,基于嵌入域技术的形状优化数值梯度,计算。最佳方案。申请。,18, 2, 95-114 (2001) ·Zbl 0970.90114号 ·doi:10.1023/A:1008779803348
[20] Mohammadi,B。;Pironneau,O.,《流体的应用形状优化》(2010),牛津:牛津大学出版社,牛津·Zbl 0970.76003号
[21] 穆拉特,F。;西蒙,J。;Cea,J.,《优化设计问题练习》,《为人类服务的优化技术建模与优化第2部分:会议记录》,第7届尼斯IFIP会议,1975年9月8日至12日,54-62(1976),柏林:施普林格,柏林·Zbl 0334.49013号 ·doi:10.1007/3-540-07623-9_279
[22] Nägel,A。;V.舒尔茨。;Siebenborn,M。;Wittum,G.,《三维扩散过程中结构化逆建模的可缩放形状优化方法》,计算。视觉。科学。,17, 2, 79-88 (2015) ·兹比尔1360.65240 ·doi:10.1007/s00791-015-0248-9
[23] Pinzon,J。;Siebenborn,M。;Vogel,A.,《大分布内存簇上蜂窝复合材料的并行三维形状优化》,J.Adv.Simul。科学。工程,7,1,117-135(2020)·doi:10.15748/jasse.7.117
[24] Renard,Y.,Pommier,J.:GetFEM++有限元库(2018)。网址:http://www.getfem.org
[25] 施密特,S。;伊利克·C。;V.舒尔茨。;Gauger,NR,基于形状演算的三维大规模气动外形优化,AIAA J.,51,11,2615-2627(2013)·doi:10.2514/1.J052245
[26] V.舒尔茨。;Siebenborn,M.,PDE约束形状优化曲面度量的计算比较,计算。方法应用。数学。,16, 3, 485-496 (2016) ·兹比尔1342.49065 ·doi:10.1515/cmam-2016-0009
[27] V.舒尔茨。;Siebenborn,M。;Welker,K.,抛物扩散问题的结构化逆建模,SIAM J.控制优化。,53, 6, 3319-3338 (2015) ·Zbl 1329.65134号 ·数字对象标识代码:10.1137/140985883
[28] Siebenborn,M。;Welker,K.,形状空间优化多重网格方法的算法方面,SIAM J.Sci。计算。,39、6、B1156-B1177(2017)·兹比尔1380.49062 ·doi:10.1137/16M1104561
[29] Slawig,T.,基于嵌入域方法的半线性椭圆方程形状优化,应用。数学。最佳。,49, 2, 183-199 (2004) ·Zbl 1077.49031号 ·doi:10.1007/s00245-003-0787-1
[30] 索科洛夫斯基,J。;Zolesio,JP,《形状优化导论:形状敏感性分析》(2012),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 0761.73003号
[31] 乌达瓦尔波拉,R。;Berggren,M.,《关于效率和方向性的声喇叭优化》,国际J·数值。方法工程,73,11,1571-1606(2008)·兹比尔1159.76043 ·doi:10.1002/nme.2132
[32] 威尔克,DN;科克,S。;Groenwold,AA,《形状优化的二次收敛非结构化重网格策略》,国际期刊Numer。方法工程,65,1,1-17(2005)·Zbl 1122.74478号 ·数字对象标识代码:10.1002/nme.1430
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