×

通过基于DEIM的跨非一致接口的数据投影,有效且经验证地解决参数化单向耦合问题。 (英语) Zbl 1512.65221号

本文研究一种通过Dirichlet界面条件处理参数化单向耦合问题的降阶建模策略。该方法依赖于一种带有离散经验插值方法的缩减基方法,在域界面的一致或非一致网格上有效地插值或投影Dirichlet数据,从而构建整个耦合问题的低维表示。在推导了两种情况下耦合问题解的后验误差估计后,通过考虑一系列涉及稳态和非稳态问题的测试用例,对所提技术进行了数值验证。

MSC公司:

65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65N99型 偏微分方程边值问题的数值方法
65D05型 数值插值
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
76兹05 生理流
76周05 磁流体力学和电流体力学
92C30型 生理学(一般)
92立方厘米 生物力学
92 C50 医疗应用(通用)
92-08 生物学相关问题的计算方法
92年第35季度 与生物学、化学和其他自然科学有关的偏微分方程
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Bazilevs,Y.,Takizawa,K.,Tezduyar,T.:计算流体-结构相互作用:方法和应用。doi:10.1002/9781118483565(2013)·兹比尔1286.74001
[2] Disacciati,M.,Quarteroni,A.:Navier-Stokes/Darcy耦合:建模、分析和数值近似。Revista Matemática Complutense 22号。doi:10.5209/rev_REMA2009.v22.n2.16263(2009)·Zbl 1172.76050号
[3] Korvink,J.,Paul,O.:MEMS:设计、分析和应用实用指南。doi:10.1007/978-3-540-33655-6(2005)
[4] Piersanti,R.、Regazzoni,F.、Salvador,M.、Corno,A.、Dede’,L.、Vergara,C.、Quarteroni,A.:用于模拟心脏双心室机电的3D-0D闭环模型。arXiv:2108.01907(2021)·Zbl 1507.74234号
[5] Quarteroni,A.,Dede,L.,Manzoni,A.,Vergara,C.:人类心血管系统的数学建模:数据,数值近似,临床应用。doi:10.1017/9781108616096(2019)·Zbl 1411.92003年
[6] Wong,J.,Göktepe,S.,Kuhl,E.:化学-电子-机械耦合的计算建模:一种新型隐式整体有限元方法。国际生物医学工程数值方法杂志29。doi:10.1002/cnm.2565(2013)
[7] Zhao,Y。;Su,X.,《计算流体-结构相互作用:方法、模型和应用》(2018),纽约:学术出版社,纽约
[8] Bonomi,D.,Manzoni,A.,Quarteroni,A.:用于心脏力学非线性参数化问题模型简化的矩阵DEIM技术。计算。方法应用。机械。工程324。doi:10.1016/j.cma.2017.06.011(2017)·Zbl 1439.74394号
[9] Forti,D。;Rozza,G.,《降阶建模界面的有效几何参数化技术:在流体-结构相互作用耦合问题中的应用》,国际计算流体动力学杂志,28,3-4,158-169(2014)·Zbl 07512420号 ·doi:10.1080/10618562.2014.932352
[10] Fresca,S.,Manzoni,A.,Dede,L.,Quarteroni,A.:基于POD增强的深度学习降阶模型,用于实时模拟左心房的心脏电生理。前面。生理学。12.doi:10.3389/fphys.2021.679076(2021)
[11] Geneser,S。;Kirby,R。;MacLeod,R.,应用随机有限元方法研究心电图正演模型对器官电导率的敏感性,IEEE生物医学工程学报,55,1,31-40(2008)·doi:10.1109/TBME.2007.900563
[12] Pacciarini,P.,Rozza,G.:高Péclet数参数化平流扩散偏微分方程的简化基近似。摘自:《数值数学与高级应用》——ENUMATH 2013,第419-426页。斯普林格,洛桑(2015)·Zbl 1320.65180号
[13] Pagani,S.,Manzoni,A.,Quarteroni,A.:用局部缩减基方法对心脏电生理学参数化问题进行数值近似。计算。方法应用。机械。工程340。doi:10.1016/j.cma.2018.06.003(2018)·Zbl 1440.92003年
[14] 斯文森,D。;Geneser,S。;斯蒂斯特拉,J。;Kirby,R。;MacLeod,R.,《使用随机配置和边界元方法进行心电图正问题中的心脏位置敏感性研究》,Ann.Biomed。工程,39,2900(2011)·doi:10.1007/s10439-011-0391-5
[15] Bernardi,C.,Maday,Y.,Rapetti,F.:砂浆单元法的基础和一些应用。GAMM-委员会28。doi:10.1002/gamm.201490020(2005)·Zbl 1177.65178号
[16] Chan,T。;B.史密斯。;Zou,J.,使用非匹配粗网格在非结构化网格上的重叠schwarz方法,Numer。数学。,73, 149-167 (1996) ·Zbl 0879.65082号 ·doi:10.1007/s002110050189
[17] Deparis,S.,Forti,D.,Gervasio,P.,Quarteroni,A.:INTERNODES:一种基于精确插值的方法,用于将PDE的Galerkin解耦合到具有非一致界面的子域上。计算机与流体141。doi:10.1016/j.compfluid.2016.03.033(2016)·Zbl 1390.65142号
[18] Gervasio,P。;Quarteroni,A.,PDE非一致离散化的INTERNODES方法,应用数学与计算通讯,1361-401(2019)·Zbl 1449.65344号 ·doi:10.1007/s42967-019-00020-1
[19] Hesch,C.,Gil,A.,Arranz Carreño,A.,Bonet,J.,Betsch,P.:流体-结构相互作用问题的迫击炮方法:可变形和刚体的浸没策略。计算。方法应用。机械。工程278。doi:10.1016/j.cma.2014.06.004(2014)·Zbl 1423.74889号
[20] Quarteroni,A。;Valli,A.,偏微分方程的区域分解方法。《数值数学与科学计算》(1999),牛津:牛津大学出版社·Zbl 0931.65118号
[21] Ripepi,M.、Verveld,M.和Karcher,N.、Franz,T.、Abu-Zurayk,M.,Görtz,S.、Kier,T.:气动应用、载荷和MDO的降阶模型。CEAS航空公司。期刊9。doi:10.1007/s13272-018-0283-6(2018)
[22] Amsallem,D。;科尔蒂尔,J。;Farhat,C.,《使用降阶信息数据库进行基于流体动力学的实时计算气动弹性计算》,AIAA J.,48,2029-237(2010)·文件编号:10.2514/1.J050233
[23] Ballarin,F.,Rozza,G.,Maday,Y.:流体-结构相互作用问题的降阶半隐式格式。参见:Benner,P.、Ohlberger,M.、Patera,A.、Rozza,G.、Urban,K.(编辑)《参数化系统的模型简化》,第149-167页。查姆施普林格(2017)·Zbl 1464.76054号
[24] Lassila,T.、Quarteroni,A.、Rozza,G.:用于流体-结构相互作用问题的具有参数耦合的简化基础模型。SIAM科学计算杂志34(2)。doi:10.1137/10819950(2012)·Zbl 1390.74053号
[25] 拉西拉,T。;Manzoni,A。;Quarteroni,A。;Rozza,G.,《血流动力学逆问题的简化计算和几何框架》,《国际生物医学工程数值方法杂志》,29,7,741-776(2013)·doi:10.1002/cnm.2559
[26] Ballarin,F.,Rozza,G.:参数化流体-结构相互作用问题的POD-Galerkin单片降阶模型:参数化FSI问题的POD-Galerki单片ROM。国际期刊数字。方法液体82。doi:10.1002/fld.4252(2016)
[27] Benner,P.,Ohlberger,M.,Cohen,A.,Willcox,K.:模型简化和近似:工业和应用数学理论和算法学会,宾夕法尼亚州费城,doi:10.1137/1.9781611974829(2017)·Zbl 1378.65010号
[28] Hesthaven,J.,Rozza,G.,Stamm,B.:参数化偏微分方程的认证简化基方法。doi:10.1007/978-3-319-22470-1(2016)·Zbl 1329.65203号
[29] Quarteroni,A。;Manzoni,A。;Negri,F.,偏微分方程的约化基方法。《导言》(2016),查姆:斯普林格,查姆·Zbl 1337.65113号
[30] 勒夫格伦,AE;Maday,Y。;Rönquist,EM,稳态Stokes问题的简化基元方法,ESAIM:数学建模和数值分析,40,3,529-552(2006)·Zbl 1129.76036号 ·doi:10.1051/m2an:2006021
[31] 伊皮奇诺,L。;Quarteroni,A。;Rozza,G.,一种用于耦合由流体网络表示的参数化域的简化基混合方法,计算。方法应用。机械。工程,221-22263-82(2012)·Zbl 1253.76139号 ·doi:10.1016/j.cma.2012.02.005
[32] 伊皮奇诺,L。;Quarteroni,A。;Rozza,G.,网络和复杂参数化几何中椭圆问题的约化基方法和区域分解,计算机与数学应用,71,1,408-430(2016)·Zbl 1443.65340号 ·doi:10.1016/j.camwa.2015.12.001
[33] 佩戈洛蒂,L。;Pfaller,MR;亚利桑那州马斯登;Deparis,S.,基于血管模块几何近似的流量降阶模型,计算。方法应用。机械。工程,380113762(2021)·Zbl 1506.76228号 ·doi:10.1016/j.cma.2012.1113762(文件编号:10.1016/j.cma.2012.1113762)
[34] Dal Santo,北卡罗来纳州。;德帕里斯,S。;Manzoni,A。;Quarteroni,A.,大规模参数化偏微分方程的多空间约化基预处理,SIAM J.Sci。计算。,40, 2, 954-983 (2018) ·Zbl 1453.65416号 ·doi:10.1137/16M1089149
[35] Eftang,J。;Patera,A.,《大部件合成结构的端口减少静态凝聚减少基元方法:近似和后验误差估计》,工程科学高级建模与仿真,1,3(2014)·doi:10.1186/2213-7467-1-3
[36] P、 H。;Bao,D。;Knezevic,DJ;Patera,AT,《静态凝聚约化基元法:近似和后验误差估计》,ESAIM:数学建模和数值分析,47,1,213-251(2013)·Zbl 1276.65082号 ·doi:10.1051/m2安/2012022
[37] Barrault,M。;Maday,Y。;Nguyen,北卡罗来纳州;Patera,AT,《一种“经验插值”方法:应用于偏微分方程的有效降基离散化》,C.R.Math。阿卡德。科学。巴黎,339,9667-672(2004)·Zbl 1061.65118号 ·doi:10.1016/j.crma.2004.08.006
[38] Chaturantabut,S。;Sorensen,DC,《通过离散经验插值进行非线性模型简化》,SIAM J.Sci。计算。,32, 5, 2737-2764 (2010) ·Zbl 1217.65169号 ·doi:10.1137/090766498
[39] Grepl,M.,Maday,Y.,Nguyen,N.,Patera,A.:非仿射和非线性偏微分方程的高效降阶处理/ESAIM:数学建模和数值分析41。doi:10.1051/m2an:2007031(2007)
[40] Maday,Y.,Nguyen,N.,Patera,A.,Pau,G.S.H.:通用多用途插值程序:魔术点。纯分析与应用分析沟通8。doi:10.3934/cpaa.2009.8.383(2008)·Zbl 1184.65020号
[41] Negri,F。;Manzoni,A。;Amsallem,D.,通过矩阵离散经验插值对参数化系统进行有效模型简化,J.Compute。物理。,303, 431-454 (2015) ·Zbl 1349.65154号 ·doi:10.1016/j.jcp.2015.09.046
[42] 博拉基亚,M。;卡佐,S。;费尔南德斯,M。;杰博,JF;Zemzemi,N.,心电图的数学建模:一项数值研究,Ann.Biomed。工程,38,1071-97(2010)·doi:10.1007/s10439-009-9873-0
[43] 比约尔斯塔德,PE;南卡罗来纳州布伦纳;Halpern,L。;Kim,HH;Kornhuber,R。;拉赫曼,T。;Widlund,OB,科学与工程领域分解方法二十四。计算科学与工程讲座笔记(2018),Cham:Springer,Cham
[44] Bernardi,C.,Maday,Y.,Patera,A.T.:区域分解的一种新的非一致性方法:砂浆单元法。区域分解的一种新的不一致方法:砂浆单元法13-51(1994)·Zbl 0797.65094号
[45] Gervasio,P.,Quarteroni,A.:异质耦合的INTERNODES。收录于:Björstad,P.E.,Brenner,S.C.,Halpern,L.,Kim,H.H.,Kornhuber,R.,Rahman,T.,Widlund,O.B.(编辑)《科学与工程领域分解方法》第二十四卷,第59-71页。查姆施普林格(2018)·Zbl 1442.65428号
[46] Gervasio,P.,Quarteroni,A.:椭圆方程非协调离散的INTERNODES方法分析。计算。方法应用。机械。工程334。doi:10.1016/j.cma.2018.02.004(2018)·Zbl 1440.65203号
[47] Quarteroni,A。;Valli,A.,偏微分方程的数值逼近。Springer计算数学系列(2008),柏林:Springer,柏林·Zbl 1151.65339号
[48] Schroeder,W.,Martin,K.,Lorensen,B.:可视化工具包(第四版)(2006)
[49] Deparis,S.,Forti,D.,Quarteroni,A.:非笛卡尔非协调网格上的重缩放局部径向基函数插值。SIAM J.科学。计算。36 (2014) ·Zbl 1312.41006号
[50] Brenan,K.E.,Campbell,S.L.,Petzold,L.R.:微分代数方程初值问题的数值解。应用数学经典。SIAM,费城(1995)·Zbl 0699.65057号
[51] Kreiss,O。;Ortiz,OE,《含时微分方程数值方法导论》(2014),霍博肯:威利·Zbl 1408.65001号
[52] Mckay,M。;贝克曼,R。;Conover,W.,《计算机代码输出分析中选择输入变量值的三种方法的比较》,《技术计量学》,21239-245(1979)·Zbl 0415.62011号 ·doi:10.1080/0401706.1979.10489755
[53] 伊曼,R。;Helton,J.,《计算机模型的不确定性和敏感性分析技术研究》,《风险分析》。,8, 71-90 (2006) ·doi:10.1111/j.1539-6924.1988.tb01155.x
[54] Farhat,C.,Grimberg,S.,Manzoni,A.,Quarteroni,A.:PROM的算法计算瓶颈:预计算和超简化。收录人:Benner,P.,Grivet-Talocia,S.,Quarteroni,A.,Rozza,G.,Schilders,W.H.A.,Silveira,L.M.(编辑)基于快照的方法和算法,第181-244页。德格鲁伊特,柏林(2020年)·兹比尔1483.65154
[55] Haasdonk,B。;Ohlberger,M.,通过离线/在线分解实现参数化动力系统的高效简化模型,数学。计算。模型。动态。系统。,17, 2, 145-161 (2009) ·Zbl 1230.37110号 ·doi:10.1080/13873954.2010.514703
[56] Wirtz,D.,Sorensen,D.C.,Haasdonk,B.:DEIM简化非线性动力系统的后验误差估计。SIAM J.科学。计算。36.doi:10.1137/120899042(2012)·Zbl 1312.65127号
[57] Africa,P.C.,Piersanti,R.,Fedele,M.,Dede,L.,Quarteroni,A.:Lifex-heart模块:高性能心脏功能模拟器软件包1:纤维生成。arXiv:2201.03303(2022)
[58] Arndt,D.、Bangerth,W.、Blais,B.、Fehling,M.、Gassmöller,R.、Heister,T.、Heltai,L.、Köcher,U.、Kronbichler,M.,Maier,M.;Munch,P.、Pelteret,J.P.、Proell,S.、Simon,K.、Turcksin,B.、Wells,D.、Zhang,J.:交易。II库,9.3版。数值数学杂志(2021)·Zbl 1478.65004号
[59] Quarteroni,A。;Veneziani,A。;Zunino,P.,血流和动脉壁溶质动力学的数学和数值模拟,SIAM J.Numer。分析。,39, 1488-1511 (2002) ·Zbl 1022.76059号 ·doi:10.1137/S0036142900369714
[60] 卡纳,G。;Perktold,K。;Zehentner,HP,动脉壁中大分子运输的计算建模,计算机。方法生物技术。生物识别。发动机。,4, 6, 491-504 (2001) ·doi:10.1080/1025584010890802
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。