埃里克·T·钟。;亚钦·伊芬迪耶夫;梁永达;张志文 随机系数椭圆偏微分方程的基于聚类的广义多尺度有限元方法。 (英语) Zbl 1415.65251号 J.计算。物理学。 371, 606-617 (2018). 摘要:我们提出了一种基于聚类算法的广义多尺度有限元方法(GMsFEM)来研究多查询环境中随机系数的椭圆偏微分方程。我们的方法包括离线和在线阶段。在离线阶段,我们在每个粗网格块中构造少量的约化基函数,然后可以用来近似多尺度有限元基函数。此外,我们通过聚类算法对相应的随机空间进行粗化。在在线阶段,我们可以使用预先计算的多尺度基在粗网格上非常有效地获得多尺度有限元基。新的GMsFEM可以应用于从相对较粗的网格开始的多尺度SPDE,而无需使用最粗的网格来求解最小尺度的解。新方法在求解多尺度SPDE时可节省大量时间。数值结果表明,该方法在不进行尺度分离的情况下,对多尺度随机问题具有较高的精度和效率。 引用于10文件 MSC公司: 65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法 65号55 多重网格方法;含偏微分方程边值问题的区域分解 65奈拉 涉及偏微分方程的边值问题的误差界 60甲15 随机偏微分方程(随机分析方面) 35J15型 二阶椭圆方程 35卢比60 随机偏微分方程的偏微分方程 关键词:随机偏微分方程;广义多尺度有限元法;多尺度基函数;Karhunen-Loève扩建;不确定性量化;聚类算法 软件:AS 136标准 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{E.T.Chung}等人,J.Compute。物理学。371606--617(2018年;Zbl 1415.65251) 全文: 内政部 arXiv公司 参考文献: [1] 巴布斯卡,I。;丹蓬,R。;Zouraris,G.,随机椭圆偏微分方程的Galerkin有限元近似,SIAM J.Numer。分析。,42, 800-825 (2004) ·Zbl 1080.65003号 [2] Caflisch,R.E.,蒙特卡罗和准蒙特卡罗方法,《数值学报》。,7, 1-49 (1998) ·Zbl 0949.65003号 [3] Calo,V.M。;伊芬迪耶夫,Y。;加尔维斯,J。;Li,G.,广义多尺度有限元方法的随机过采样,多尺度模型。模拟。,14, 1, 482-501 (2016) ·Zbl 1337.65148号 [4] Cheng,M。;Hou,T.Y。;Yan,M。;Zhang,Z.,具有随机系数的椭圆偏微分方程的数据驱动随机方法,SIAM/ASA J.不确定性。量化。,1452-493(2013年)·Zbl 1290.60068号 [5] Cheng,M。;Hou,T.Y。;Zhang,Z.,随机偏微分方程的动态双正交方法I:推导和算法,J.Compute。物理。,242, 843-868 (2013) ·Zbl 1297.65008号 [6] Cheng,M。;Hou,T.Y。;Zhang,Z.,随机偏微分方程的动态双正交方法II:适应性和推广,J.Compute。物理。,242, 753-776 (2013) ·Zbl 1297.65007号 [7] Eric Chung;叶尔钦·伊芬迪耶夫;Hou,Thomas Y.,用广义多尺度有限元方法进行自适应多尺度模型简化,J.Compute。物理。,320, 69-95 (2016) ·兹比尔1349.76191 [8] Eric T.Chung。;叶尔钦·伊芬迪耶夫;Tat Leung,Wing,残差驱动的在线广义多尺度有限元方法,J.Compute。物理。,302, 176-190 (2015) ·Zbl 1349.65615号 [9] 钟,埃里克·T。;叶尔钦·伊芬迪耶夫;Tat Leung,Wing,约束能量最小化广义多尺度有限元法(2017),arXiv预印本·Zbl 1380.65366号 [10] Chung,E.T。;伊芬迪耶夫,Y。;Li,G.,高对比度流动问题的自适应GMsFEM,J.Compute。物理。,273, 54-76 (2014) ·Zbl 1354.65242号 [11] 尤芬迪耶夫。;Galvis,J.,多尺度高对比度问题的区域分解预处理器,(Huang,Y.;Kornhuber,R.;Widlund,O.;Xu,J.《科学与工程领域分解方法》十九,科学与工程中的领域分解方法十九,Lect.Notes《计算科学与工程》,第78卷(2011),Springer-Verlag),189-196·Zbl 1217.65221号 [12] 尤芬迪耶夫。;加尔维斯,J。;Hou,T.,广义多尺度有限元方法,J.Compute。物理。,251, 116-135 (2013) ·Zbl 1349.65617号 [13] Efendiev,Y.R。;Hou,T.Y。;Wu,X.,非协调多尺度有限元方法的收敛性,SIAM J.Numer。分析。,37, 3, 888-910 (2000) ·Zbl 0951.65105号 [14] 加尼姆,R。;Spanos,P.,《随机有限元:谱方法》(1991),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约·Zbl 0722.73080号 [15] Giles,M.B.,多层蒙特卡罗路径模拟,Oper。研究,56,607-617(2008)·Zbl 1167.65316号 [16] Glasserman,P.,《金融工程中的蒙特卡罗方法》,第53卷(2003年),《斯普林格科学》 [17] Halko,N。;Martinsson,P。;Tropp,J.,《寻找随机性结构:构造近似矩阵分解的概率算法》,SIAM Rev.,53,217-288(2011)·Zbl 1269.65043号 [18] 哈蒂根,J.A。;Wong,M.A.,《算法AS 136:k均值聚类算法》,J.R.Stat.Soc.,Ser。C、 申请。《统计》,第28、1、100-108页(1979年)·Zbl 0447.62062号 [19] Hou,T。;Wu,X.H.,复合材料和多孔介质中椭圆问题的多尺度有限元方法,J.Comput。物理。,134, 169-189 (1997) ·Zbl 0880.73065号 [20] Hou,T.Y。;罗,W。;罗佐夫斯基,B。;Zhou,H.M.,流体力学随机受迫方程的Wiener混沌展开和数值解,J.Compute。物理。,216, 687-706 (2006) ·Zbl 1095.76047号 [21] Karhunen,K.,Uber lineare methoden in der Wahrscheinlichkeitsrechnung,Ann.学院。科学。芬尼察。序列号。A.I.数学-物理。,37, 1-79 (1947) ·Zbl 0030.16502号 [22] 自由,E。;伍尔夫,F。;Martinsson,P.G。;Rokhlin,V。;Tygert,M.,矩阵低秩近似的随机算法,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,104,51,20167-20172(2007)·Zbl 1215.65080号 [23] Loève,M.,概率论,第二卷,梯度。数学课文。,第46卷(1978),斯普林格·弗拉格·Zbl 0385.60001号 [24] Maétre,O。;克尼奥,O.M。;Najm,H。;Ghanem,R.G.,流体流动的随机投影方法:I.基本公式,J.计算。物理。,173, 481-511 (2001) ·Zbl 1051.76056号 [25] 克里斯托弗·曼宁(Christopher D.Manning)。;普拉巴卡尔·拉加万;Schütze,Hinrich,信息检索导论,第1卷(2008),剑桥大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 1160.68008号 [26] 马蒂斯·H·G。;Keese,A.,线性和非线性椭圆随机偏微分方程的Galerkin方法,计算。方法应用。机械。工程,1941295-1331(2005)·Zbl 1088.65002号 [27] Najm,H.N.,《计算流体动力学中的不确定性量化和多项式混沌技术》,年。流体力学版次。,41, 35-52 (2009) ·Zbl 1168.76041号 [28] Niederreiter,H.,《准蒙特卡罗方法》(2010),威利在线图书馆 [29] Nouy,Anthony,解一类线性随机偏微分方程的广义谱分解技术,计算。方法应用。机械。工程,196,45,4521-4537(2007)·Zbl 1173.80311号 [30] Nouy,Anthony,高维随机问题数值解的适当广义分解和分离表示,Arch。计算。方法工程,17,4,403-434(2010)·Zbl 1269.76079号 [31] Pyrcz,M.J。;Deutsch,C.V.,《地质统计学油藏建模》(2014),牛津大学出版社 [32] Sapsis,T。;Lermusiaux,P.,连续随机动力系统的动力正交场方程,物理学。D、 非线性现象。,238, 2347-2360 (2009) ·兹比尔1180.37119 [33] 万,J。;Zabaras,N.,随机多尺度偏微分方程的概率图形模型方法,J.Compute。物理。,250, 477-510 (2013) ·Zbl 1349.65036号 [34] Wan,X.L。;Karniadakis,G.,任意概率测度的多元广义多项式混沌,SIAM J.Sci。计算。,28, 901-928 (2006) ·Zbl 1128.65009号 [35] 佛朗哥·伍尔夫;自由,Edo;弗拉基米尔·罗赫林;Tygert,Mark,矩阵近似的快速随机算法,应用。计算。哈蒙。分析。,25, 3, 335-366 (2008) ·Zbl 1155.65035号 [36] Xiu,D.,《随机计算的快速数值方法:综述》,Commun。计算。物理。,5, 242-272 (2009) ·Zbl 1364.65019号 [37] 秀,D。;Karniadakis,G.,通过广义多项式混沌建模流动模拟中的不确定性,J.Compute。物理。,187137-167(2003年)·Zbl 1047.76111号 [38] 张,Z。;Ci,M。;Hou,T.Y.,随机系数椭圆偏微分方程的多尺度数据驱动随机方法,SIAM多尺度模型。模拟。,13, 173-204 (2015) 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。