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从一阶和二阶演化问题出发,对预处理的全向系统进行了一致谱分析。 (英语) Zbl 1496.65152号

摘要:以时间并行的方式求解进化方程是一个很有吸引力的话题。基于块(α)-循环预处理技术的迭代算法显示出了良好的优势,特别是对于双曲型问题。通过快速傅里叶变换分解所涉及的循环矩阵,可以通过所谓的对角化技术有效地计算预处理迭代,从而产生跨所有时间层的直接并行实现。近年来,人们致力于探索由所用时间积分器产生的迭代矩阵的谱特性,这导致了许多个案研究。用\(\mathcal{K}\)和\(\mathcal{P}(P)_\进化PDE的全向矩阵和相应的块循环预条件,我们将对矩阵进行系统的谱分析{P}(P)_\alpha^{-1}\mathcal{K})用于一阶和二阶进化问题。对于一阶问题,我们的分析适用于所有稳定的单步时间积分器,而对于二阶问题,则适用于一大类可以是任意高阶的对称两步方法。为了补充我们的理论,我们进行了说明性的数值实验。

MSC公司:

65M55型 多重网格方法;涉及偏微分方程的初值和初边值问题的区域分解
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
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
2005年5月 并行数值计算
65升06 常微分方程的多步、Runge-Kutta和外推方法
65T50型 离散和快速傅里叶变换的数值方法
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全文: 内政部

参考文献:

[1] D.Bini、G.Latouche和B.Meini,《结构化马尔可夫链的数值方法》,牛津大学出版社,纽约,2005年·邮编1076.60002
[2] M.M.Chawla,二阶微分方程的无条件稳定Numerov型方法,BIT,23(1983),第541-542页·Zbl 0523.65055号
[3] F.Chen、J.S.Hesthaven和X.Zhu,《关于使用约化基方法加速和稳定准实方法》,摘自《建模和计算约化的约化方法》,MS&A模型。模拟。申请。9,A.Quarteroni和G.Rozza编辑,柏林施普林格出版社,2014年,第187-214页·Zbl 1315.65079号
[4] J.P.Coleman,一类两步方法的序条件(y’’=f(x,y)),IMA J.Numer。分析。,23(2003),第197-220页·兹比尔1022.65080
[5] J.Cortial和C.Farhat,《加速非线性结构动力学问题求解的时间并行隐式方法》,国际。J.数字。方法工程,77(2009),第451-470页·兹比尔1155.74428
[6] G.Dahlquist,《关于二阶微分方程线性多步方法的准确性和无条件稳定性》,BIT,18(1978),第133-136页·Zbl 0378.65043号
[7] X.Dai和Y.Maday,一阶和二阶双曲系统的稳定准实时方法,SIAM J.Sci。计算。,35(2013),第A52-A78页·Zbl 1264.65136号
[8] F.Danieli和A.J.Wathen,线性波动方程的一次全解,数值。线性代数应用。28(2021),e2386·Zbl 07478618号
[9] V.A.Dobrev、Tz.V.Kolev、N.A.Peterson和J.B.Schroder,多重网格时间缩减的两级收敛理论(MGRIT),SIAM J.Sci。计算。,39(2017年),第S501-S527页·Zbl 1416.65329号
[10] M.Emmett和M.L.Minion,关于偏微分方程的高效时间并行方法,Commun。申请。数学。计算。科学。,7(2012),第105-132页·Zbl 1248.65106号
[11] C.Farhat和M.Chandesris,《时间分解并行时间积分器:流体、结构和流体结构应用的理论和可行性研究》,国际。J.数字。方法工程,58(2003),第1397-1434页·Zbl 1032.74701号
[12] C.Farhat、J.Cortial、C.Dastilung和H.Bavestrello,线性结构动力响应近实时预测的时间并行隐式积分器,国际。J.数字。方法工程,67(2006),第697-724页·兹比尔1113.74023
[13] R.D.Falgout、S.Friedhoff、T.Kolev、S.P.MacLachlan和J.B.Schroder,《多重网格并行时间集成》,SIAM J.Sci。计算。,36(2014年),第C635-C661页·Zbl 1310.65115号
[14] M.J.Gander和M.Petcu,二阶常微分方程修正仿实算法的分析,AIP Conf.Proc。,936(2007),第233-236页·Zbl 1152.65336号
[15] M.J.Gander和M.Petcu,线性问题的Krylov子空间增强准实算法分析,ESAIM Proc。,25(2008),第114-129页·Zbl 1156.65322号
[16] M.J.Gander和S.Vandewalle,准实时并行时间积分方法分析,SIAM J.Sci。计算。,29(2007年),第556-578页·Zbl 1141.65064号
[17] M.J.Gander,J.Liu,S.L.Wu,X.Yue,T.Zhou,ParaDiag:基于对角化技术的实时并行算法,预印本,arXiv:2005.091582021,https://arxiv.org/abs/2005/09158。
[18] M.Gander、L.Halpern、J.Ryan和T.Tran,《时间并行化的直接求解器》,载于《科学与工程领域分解方法学报》第二十二卷,Lect。注释计算。科学。Eng.104,Springer,Cham,2016年,第491-499页·兹比尔1339.65114
[19] M.J.Gander和L.Halpern,基于对角化的非线性问题的时间并行化,收录于《科学和工程领域分解方法学报》第二十三期,Lect。注释计算。科学。工程116,Springer Chaim,2017年,第163-178页·Zbl 1367.65118号
[20] M.J.Gander和S.L.Wu,通过对角化技术对初值问题的类周期波形松弛方法的收敛性分析,Numer。数学。,143(2019),第489-527页·Zbl 1472.65083号
[21] A.Goddard和A.Wathen,关于全同向进化PDE并行预处理的注释,电子。事务处理。数字。分析。,51(2019年),第135-150页·Zbl 1422.65232号
[22] E.Lelarasmee、A.E.Ruehli和A.L.Sangiovanni-Vincentelli,大规模集成电路时域分析的波形松弛方法,IEEE Trans。计算。辅助设计。集成。电路系统。,1(1982年),第131-145页。
[23] B.Li,K.Wang和Z.Zhou,一类带非自伴算子的抛物方程的长时间精确对称隐显BDF方法,SIAM J.Numer。分析。,58(2020年),第189-210页·Zbl 07154062号
[24] J.Liu和S.L.Wu,基于波动方程的全向系统的快速块(α)循环预条件,SIAM J.Math。分析。应用。,41(2020年),第1912-1943页·Zbl 1460.65102号
[25] J.L.Lions、Y.Maday和G.Turinici,偏微分方程时间离散化中的“准实数”,C.R.Acad。科学。巴黎,332(2001),第661-668页·Zbl 0984.65085号
[26] X.-L.Lin和M.Ng,进化偏微分方程的全能预条件,SIAM J.Sci。计算。,43(2021年),第A2766-A2784页·Zbl 07379636号
[27] X.Lin、M.Ng和H.Sun,单侧空间分数扩散方程的有效预处理器,BIT,58(2018),第729-748页·Zbl 1404.65136号
[28] E.McDonald、J.Pestana和A.Wathen,进化偏微分方程的全能系统的预处理和迭代解,SIAM J.Sci。计算。,40(2018年),第A1012-A1033页·Zbl 1392.65036号
[29] Y.Maday和E.M.R\(ddot{rm o})nquist,通过张量积时空解算器进行时间并行化,C.R.Math。阿卡德。科学。巴黎,346(2008),第113-118页·Zbl 1133.65066号
[30] H.Nguyen和R.Tsai,二阶波动方程的稳定拟实方法,J.Compute。物理。,405(2020),109156·Zbl 1453.65275号
[31] B.W.Ong和J.B.Schroder,时间并行化的应用,计算。视觉。科学。,23(2020),11·Zbl 07704915号
[32] D.Ruprecht和R.Krause,线性声场系统的显式并行时间积分,计算与《流体》,59(2012),第72-83页·Zbl 1365.76241号
[33] D.Ruprecht,准实波传播特性,计算。视觉。科学。,19(2018),第1-17页·Zbl 1398.65374号
[34] B.S.Southworth,时间上准实和多重网格缩减的必要条件和紧两级收敛边界,SIAM J.矩阵分析。应用。,40(2019年),第564-608页·Zbl 1420.65039号
[35] R.Speck、D.Ruprecht、R.Krause、M.Emmett、M.L.Minion、M.Winkel和P.Gibbon,大规模时空并行N体解算器,《高性能计算、网络、存储和分析国际会议论文集》,加利福尼亚州洛斯阿拉米托斯,IEEE,92(2012),第1-11页·Zbl 1443.76185号
[36] H.D.Sterck、R.D.Falgout、S.Friedhoff、O.A.Krzysik和S.P.MacLachlan,《优化线性平流的多重网格实时简化和准实粗网格算子》,数值。线性代数应用。,2021; e2367·Zbl 07396250号
[37] S.Vandewalle,抛物线问题的并行多重网格波形松弛,Vieweg+Teubner Verlag,德国斯图加特,1993年·Zbl 0816.65057号
[38] A.J.Wathen,预处理,数值学报。,24(2015),第329-376页·Zbl 1316.65039号
[39] A.Wathen,关于非自伴和时间相关问题预处理的一些观察,计算。数学。应用。,出版中,https://doi.org/10.1016/j.camwa.2021.05.037。 ·Zbl 1524.65155号
[40] Wu S.和Z.Zhou,扩散和细分方程高阶BDF方法的并行时间算法,SIAM J.Sci。计算。,43(2021),第A3627-A3656页·Zbl 1491.65084号
[41] 吴绍良,周涛,三个准实解的收敛性分析,SIAM J.Sci。计算。,37(2015),第A970-A992页·Zbl 1328.65157号
[42] 吴绍良,具有复特征值的常微分方程系统的准实欧拉算法的收敛性分析,科学学报。计算。,67(2016),第644-668页·Zbl 1339.65095号
[43] 吴绍良,面向准实算法的并行粗网格校正,SIAM J.Sci。计算。,40(2018),第A1446-A1472页·Zbl 1398.65358号
[44] 吴绍良,周涛,通过对角化技术加速两级MGRIT算法,SIAM J.Sci。计算。,41(2019),第A3421-A3448页·Zbl 1425.65104号
[45] 吴绍良,周涛,通过对角化并行实现两阶段SDIRK方法,J.Compute。物理。,428 (2021), 110076. ·Zbl 07511430号
[46] 杨振元,周振洲,具有任意高阶精细传播子的伪实算法的鲁棒收敛性,预印本,arXiv:2019.052032021,https://arxiv.org/abs/2109.05203。
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