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A direct solver with O(N) complexity for integral equations on one-dimensional domains 被引量:1
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作者 Adrianna GILLMAN Patrick M. YOUNG Per-Gunnar MARTINSSON 《Frontiers of Mathematics in China》 SCIE CSCD 2012年第2期217-247,共31页
An algorithm for the direct inversion of the linear systems arising from NystrSm discretization of integral equations on one-dimensional domains is described. The method typically has O(N) complexity when applied to... An algorithm for the direct inversion of the linear systems arising from NystrSm discretization of integral equations on one-dimensional domains is described. The method typically has O(N) complexity when applied to boundary integral equations (BIEs) in the plane with non-oscillatory kernels such as those associated with the Laplace and Stokes' equations. The scaling coefficient suppressed by the "big-O" notation depends logarithraically on the requested accuracy. The method can also be applied to BIEs with oscillatory kernels such as those associated with the Helmholtz and time-harmonic Maxwell equations; it is efficient at long and intermediate wave-lengths, but will eventually become prohibitively slow as the wave-length decreases. To achieve linear complexity, rank: deficiencies in the off-diagonal blocks of the coefficient matrix are exploited. The technique is conceptually related to the H- and H2-matrix arithmetic of Hackbusch and coworkers, and is closely related to previous work on Hierarchically Semi-Separable matrices. 展开更多
关键词 direct solver integral equation fast direct solver boundary value problem boundary integral equation hierarchically semi-separable matrix MSC 65R20 65F05
原文传递
基于PARDISO直接求解器的三维自然电位正反演
2
作者 苏朝阳 沈金松 罗辉 《物探与化探》 CAS 2024年第2期451-460,共10页
近年来自然电位法在海底硫化物资源的勘探和评价中发挥了重要作用。本文开展的是基于PARDISO直接求解器的3D自然电位正反演算法研究。首先,利用有限体积法离散自然电位控制方程,采用PARDISO直接求解器提高正演计算的效率,通过数值解与... 近年来自然电位法在海底硫化物资源的勘探和评价中发挥了重要作用。本文开展的是基于PARDISO直接求解器的3D自然电位正反演算法研究。首先,利用有限体积法离散自然电位控制方程,采用PARDISO直接求解器提高正演计算的效率,通过数值解与解析解对比,验证了正演算法的可靠性。其次,在3D反演算法中考虑了地形因素,同时将最小支撑约束与深度加权加入目标泛函中,理论模型数据的反演结果很好地恢复了矿体的结构。最后,利用该算法对室内沙箱实验获得的自然电位数据进行反演,结果显示得出的电流密度异常与金属棒的位置基本一致。因此,本文提出的反演算法在未来大规模自然电位数据反演中具有重要作用。 展开更多
关键词 自然电位法 3D聚焦反演 PARDISO直接求解器
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Sparse Approximations of the Schur Complement for Parallel Algebraic Hybrid Solvers in 3D
3
作者 L.Giraud A.Haidar Y.Saad 《Numerical Mathematics(Theory,Methods and Applications)》 SCIE 2010年第3期276-294,共19页
In this paper we study the computational performance of variants of an algebraic additive Schwarz preconditioner for the Schur complement for the solution of large sparse linear systems.In earlier works,the local Schu... In this paper we study the computational performance of variants of an algebraic additive Schwarz preconditioner for the Schur complement for the solution of large sparse linear systems.In earlier works,the local Schur complements were computed exactly using a sparse direct solver.The robustness of the preconditioner comes at the price of this memory and time intensive computation that is the main bottleneck of the approach for tackling huge problems.In this work we investigate the use of sparse approximation of the dense local Schur complements.These approximations are computed using a partial incomplete LU factorization.Such a numerical calculation is the core of the multi-level incomplete factorization such as the one implemented in pARMS. The numerical and computing performance of the new numerical scheme is illustrated on a set of large 3D convection-diffusion problems;preliminary experiments on linear systems arising from structural mechanics are also reported. 展开更多
关键词 稀疏逼近 三维 代数 求解器 舒尔补 SCHUR补 SCHWARZ 不完全LU分解
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An improved semi-implicit direct kinetics method for transient analysis of nuclear reactors 被引量:3
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作者 Roozbeh Vadi Kamran Sepanloo 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE CAS CSCD 2019年第11期108-126,共19页
Semi-implicit direct kinetics(SIDK)is an innovative method for the temporal discretization of neutronic equations proposed by J.Banfield.The key approximation of the SIDK method is to substitute a timeaveraged quantit... Semi-implicit direct kinetics(SIDK)is an innovative method for the temporal discretization of neutronic equations proposed by J.Banfield.The key approximation of the SIDK method is to substitute a timeaveraged quantity for the fission source term in the delayed neutron differential equations.Hence,these equations are decoupled from prompt neutron equations and an explicit analytical representation of precursor groups is obtained,which leads to a significant reduction in computational cost.As the fission source is not known in a time step,the original study suggested using a constant quantity pertaining to the previous time step for this purpose,and a reduction in the size of the time step was proposed to lessen the imposed errors.However,this remedy notably diminishes the main advantage of the SIDK method.We discerned that if the original method is properly introduced into the algorithm of the point-implicit solver along with some modifications,the mentioned drawbacks will be mitigated adequately.To test this idea,a novel multigroup,multi-dimensional diffusion code using the finitevolume method and a point-implicit solver is developed which works in both transient and steady states.In addition to the SIDK,two other kinetic methods,i.e.,direct kinetics and higher-order backward discretization,are programmed into the diffusion code for comparison with the proposed model.The final code is tested at different conditions of two well-known transient benchmark problems.Results indicate that while the accuracy of the improved SIDK is closely comparable with the best available kinetic methods,it reduces the total time required for computation by up to 24%. 展开更多
关键词 Nuclear KINETICS SEMI-IMPLICIT direct KINETICS Higher-order BACKWARD DISCRETIZATION Finite volume Point-implicit solver
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Linear System Solutions of the Navier-Stokes Equations with Application to Flow over a Backward-Facing Step
5
作者 Achraf Badahmane 《Open Journal of Fluid Dynamics》 2023年第3期133-143,共11页
Many applications in fluid mechanics require the numerical solution of sequences of linear systems typically issued from finite element discretization of the Navier-Stokes equations. The resulting matrices then exhibi... Many applications in fluid mechanics require the numerical solution of sequences of linear systems typically issued from finite element discretization of the Navier-Stokes equations. The resulting matrices then exhibit a saddle point structure. To achieve this task, a Newton-based root-finding algorithm is usually employed which in turn necessitates to solve a saddle point system at every Newton iteration. The involved linear systems being large scale and ill-conditioned, effective linear solvers must be implemented. Here, we develop and test several methods for solving the saddle point systems, considering in particular the LU factorization, as direct approach, and the preconditioned generalized minimal residual (ΡGMRES) solver, an iterative approach. We apply the various solvers within the root-finding algorithm for Flow over backward facing step systems. The particularity of Flow over backward facing step system is an interesting case for studying the performance and solution strategy of a turbulence model. In this case, the flow is subjected to a sudden increase of cross-sectional area, resulting in a separation of flow starting at the point of expansion, making the system of differential equations particularly stiff. We assess the performance of the direct and iterative solvers in terms of computational time, numbers of Newton iterations and time steps. 展开更多
关键词 Navier-Stokes Equation ΡGMRES direct solver Schur Approach PRECONDITIONER
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基于并行化直接解法的频率域可控源电磁三维正演 被引量:20
6
作者 韩波 胡祥云 +3 位作者 黄一凡 彭荣华 李建慧 蔡建超 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期2812-2826,共15页
电磁法的三维数值模拟是一个对数值算法和计算机硬件要求都非常高的问题.对常用的微分类方法如有限单元法和有限差分法而言,求解最后所得的大型线性方程组是至关重要的一步,直接影响到正演算法的实用性.如何高效、稳定且准确地解线性方... 电磁法的三维数值模拟是一个对数值算法和计算机硬件要求都非常高的问题.对常用的微分类方法如有限单元法和有限差分法而言,求解最后所得的大型线性方程组是至关重要的一步,直接影响到正演算法的实用性.如何高效、稳定且准确地解线性方程长期以来一直是被探讨的问题.本文实现了基于线性系统直接求解技术的频率域可控源电磁(CSEM)三维正演.使用交错网格有限体积法(FV)来离散化关于二次电场的Helmholtz方程;使用直接解法取代传统的迭代解法来求解离散线性系统,即对系统矩阵进行完全LU分解,具体通过调用大规模并行矩阵直接求解器(MUMPS)来实现.基于理论模型做了一系列数值实验,首先证明了直接解法的高精度和稳定性,并考察了其内存需求、计算时间和并行可伸缩性等主要计算性能,最后检验了所开发的算法快速模拟多场源CSEM问题的能力以及对常规海洋和陆地CSEM模拟的有效性. 展开更多
关键词 可控源电磁法 三维模拟 LU分解 直接解法
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基于拟态有限体积法的频率域可控源三维正演计算 被引量:18
7
作者 彭荣华 胡祥云 +1 位作者 韩波 蔡建超 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3927-3939,共13页
大规模地球物理电磁数据的定量解释需要发展高效、稳定的三维正反演算法.本文通过求解离散化的三维电场矢量Helmholtz方程,实现了基于有限体积法的频率域可控源电磁(CSEM)三维正演算法.为模拟具有强电性差异的三维电性介质,该算法采用... 大规模地球物理电磁数据的定量解释需要发展高效、稳定的三维正反演算法.本文通过求解离散化的三维电场矢量Helmholtz方程,实现了基于有限体积法的频率域可控源电磁(CSEM)三维正演算法.为模拟具有强电性差异的三维电性介质,该算法采用拟态有限体积法(MFV)对Maxwell方程组进行离散化;另外,为获得稳定、高精度的正演数值结果,采用直接矩阵分解技术来求解离散所得到的大型稀疏线性方程组.对于具有多个发射源的CSEM测量来说,一次矩阵分解结果能够用于同频率下所有场源的正演计算.为降低场源奇异性及边界条件对数值精度的影响,采用虚拟场源校正技术,避免了散射场公式中在构建场源项时所需的大量时间.对于具有多个频率的CSEM的模拟计算,采用分频并行策略来加快三维正演计算.最后,通过与一维层状模型及三维模型的数值结果的对比验证了本文所开发的正演算法对频率域CSEM模拟计算的准确性及有效性,表明该正演算法能够有效应用于三维介质的数值计算.另外,对于多频率CSEM的并行测试结果表明基于分频并行策略的并行计算能够显著地降低正演计算时间. 展开更多
关键词 可控源电磁法 有限体积法 虚拟场源校正技术 三维正演 直接分解法
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基于高斯牛顿法的频率域可控源电磁三维反演研究 被引量:18
8
作者 彭荣华 胡祥云 韩波 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期3470-3481,共12页
三维反演解释是电磁法勘探发展的重要趋势,而如何提高三维反演的可靠性、稳定性和计算效率是算法开发者们目前的研究重点.本文实现了一种频率域可控源电磁(CSEM)三维反演算法.其中正演基于拟态有限体积法离散化,利用直接矩阵分解技术来... 三维反演解释是电磁法勘探发展的重要趋势,而如何提高三维反演的可靠性、稳定性和计算效率是算法开发者们目前的研究重点.本文实现了一种频率域可控源电磁(CSEM)三维反演算法.其中正演基于拟态有限体积法离散化,利用直接矩阵分解技术来求解大型线性系统方程,不仅准确、稳定,而且特别有利于含有大量发射场源位置的CSEM勘探情况;对目标函数的最优化采用高斯牛顿法(GN),具有近似二次的收敛性;使用预条件共轭梯度法(PCG)求解每次GN迭代所得到的法方程,避免了显式求解和存储灵敏度矩阵,减小了计算量.以上这些方法的结合应用,使得本文的三维反演算法准确、稳定且高效.通过陆地和海洋CSEM勘探场景中的典型理论模型的反演测试,验证了本文算法的有效性. 展开更多
关键词 频率域可控源电磁法 三维反演 高斯牛顿法 直接矩阵分解法 预条件共轭梯度法
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频率域海洋可控源电磁垂直各向异性三维反演 被引量:9
9
作者 彭荣华 胡祥云 +1 位作者 李建慧 刘亚军 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期2165-2175,共11页
地层宏观电性各向异性会对可控源电磁响应产生重要影响.由于海底地层电性结构常表现为电导率各向异性,若仅对海洋可控源电磁(MCSEM)数据进行常规各向同性反演,有可能无法获得准确的反演解释结果,从而削弱MCSEM技术的可靠性.本文实现了... 地层宏观电性各向异性会对可控源电磁响应产生重要影响.由于海底地层电性结构常表现为电导率各向异性,若仅对海洋可控源电磁(MCSEM)数据进行常规各向同性反演,有可能无法获得准确的反演解释结果,从而削弱MCSEM技术的可靠性.本文实现了电导率垂直各向异性(VTI)条件下频率域海洋可控源电磁数据三维反演算法.其中,三维正演采用基于二次场控制方程的交错网格有限体积法,并利用直接矩阵分解技术来求解离散所得的大型线性方程组,有利于快速计算多场源的响应.反演采用具有近似二次收敛性的高斯牛顿算法对目标函数进行最优化.最后,对具有VTI电性各向异性特征的盐丘构造模型的MCSEM合成数据分别进行了电导率各向同性和垂直各向异性三维反演,结果表明:各向同性三维反演算法无法对受VTI介质影响的MCSEM数据进行正确的反演解释,而垂直各向异性三维反演能够获得更为可靠的地下电阻率结构和异常体分布,展现出对海底电性各向异性结构更为优良的反演解释能力. 展开更多
关键词 海洋可控源电磁法 电导率垂直各向异性 三维反演 高斯牛顿法 直接矩阵分解法 有限体积法
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全过程动态仿真中大型线性方程组的分块求解算法 被引量:9
10
作者 宋新立 陈英时 +3 位作者 王成山 叶小晖 汤涌 吴国旸 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期19-24,共6页
电力系统全过程动态仿真能够将机电暂态、中期和长期动态过程有机地统一起来进行数字仿真,仿真过程中需要多次求解大型稀疏线性方程组。该方程组由电力系统设备模型的微分—代数方程式差分后的代数方程和输电网络模型的代数方程形成,其... 电力系统全过程动态仿真能够将机电暂态、中期和长期动态过程有机地统一起来进行数字仿真,仿真过程中需要多次求解大型稀疏线性方程组。该方程组由电力系统设备模型的微分—代数方程式差分后的代数方程和输电网络模型的代数方程形成,其快速求解算法是电力系统全过程动态仿真的难点之一。文中提出一种利用仿真中矩阵结构特点的分块快速直接求解算法,并开发实现了大型电力系统线性方程组稀疏求解器(ESS)。该算法首先将稀疏矩阵分为4个分块矩阵,然后将其中规模最大的对角块进一步细分为多个更小的对角分块矩阵,并利用部分小分块具有相同结构的特点进行矩阵LU符号分解和数值分解,最后根据分块矩阵进行前代和回代求解计算。与现有其他求解器进行的算例对比表明,ESS具有较为明显的整体求解速度优势,特别是在矩阵LU分解方面。 展开更多
关键词 稀疏线性方程组 分块对角矩阵 分块直接求解算法 多时间尺度全过程仿真
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有限元刚度矩阵的压缩存贮及组集 被引量:7
11
作者 姚松 田红旗 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期826-830,共5页
基于细胞元索引存贮方案,提出一种仅组集有限元刚度矩阵中非零元素的方法,该方法最突出的特点是计算所需内存空间与有限元网格节点和单元的编号模式无关,适于进行自适应网格细化有限元分析。针对刚度矩阵的一维压缩存贮格式,对稀疏矩阵... 基于细胞元索引存贮方案,提出一种仅组集有限元刚度矩阵中非零元素的方法,该方法最突出的特点是计算所需内存空间与有限元网格节点和单元的编号模式无关,适于进行自适应网格细化有限元分析。针对刚度矩阵的一维压缩存贮格式,对稀疏矩阵直接解法和预处理共轭梯度法进行探讨,并编制相应的计算机程序对某地铁车辆有限元模型进行分析,计算结果与ANSYS5.7的计算结果相比相对误差不超过2%,说明提出的存贮方案和求解方法是正确、可靠的。 展开更多
关键词 细胞元 组集 非零元素 稀疏直接求解法 预处理共轭梯度法
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一类椭圆型方程的快速解法——ELLIP程序包简介 被引量:2
12
作者 孙德军 尹协远 庄礼贤 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 1993年第1期17-20,共4页
本文发展了一种用FFT解一类椭圆型方程的快速程序包ELLIP。用这个程序包可以克服Hockney的POT1程序包的许多限制,拓宽了应用范围,具有推广价值。
关键词 椭圆型方程 傅里叶变换 应用程序
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基于矢量有限元的带地形大地电磁三维反演研究 被引量:9
13
作者 顾观文 李桐林 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2449-2465,共17页
研究了基于矢量有限元方法的大地电磁带地形三维反演算法并开发了三维反演计算程序代码.在大地电磁场正演数值模拟方面,采用并行直接稀疏求解器PARDISO且无需进行散度校正的快速正演方案,对典型地形模型,在中等规模计算条件下,与双共轭... 研究了基于矢量有限元方法的大地电磁带地形三维反演算法并开发了三维反演计算程序代码.在大地电磁场正演数值模拟方面,采用并行直接稀疏求解器PARDISO且无需进行散度校正的快速正演方案,对典型地形模型,在中等规模计算条件下,与双共轭梯度法(BICG)计算结果比较,发现PARDISO比BICG快10倍以上;通过理论模型试算,并与前人的有限元法计算结果对比,验证了带地形三维正演计算程序的正确性.在反演方面,本研究基于共轭梯度方法编写了大地电磁带地形三维反演代码,为了避免直接求取雅可比矩阵,将反演中的雅可比矩阵计算问题转为求解两次"拟正演"问题,进而将PARDISO的快速正演方案应用于"拟正演"问题的求解,以提高反演计算效率.利用开发的反演算法对多个带地形地电模型的合成数据进行了三维反演,反演结果能很好地重现理论模型的电性结构,验证了本文开发的三维反演算法的正确性和可靠性.最后,利用该算法反演了某矿区大地电磁实测数据,反演得到的三维电性结构清晰地反映了研究区的地电特征,将反演结果与该区已有地质资料结合进行解释,应用效果明显,进一步验证了本文算法的有效性. 展开更多
关键词 大地电磁 矢量有限元法 PARDISO 三维反演 带地形
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空间结构有限元分析的快速求解技术 被引量:2
14
作者 梁峰 钱若军 《空间结构》 CSCD 2003年第4期3-8,共6页
在结构有限元分析过程中,大型有限元方程组的求解是一个重要环节.面对越来越复杂的大型空间结构以及人们对求解速度越来越高的要求,传统的直接求解器越来越显示出其不足.本文介绍了近二十年发展起来的新的求解器技术:稀疏直接求解器和... 在结构有限元分析过程中,大型有限元方程组的求解是一个重要环节.面对越来越复杂的大型空间结构以及人们对求解速度越来越高的要求,传统的直接求解器越来越显示出其不足.本文介绍了近二十年发展起来的新的求解器技术:稀疏直接求解器和预条件共轭梯度迭代求解器.结合空间结构有限元分析的应用实例,指出了它们的优缺点和适用范围.与传统直接求解器相比,这些方法速度显著提高,对内存或硬盘空间的需求量明显减少.这就使得在普通个人计算机上对更大更复杂的空间结构进行快速有限元分析成为可能. 展开更多
关键词 空间结构 有限元 计算机 求解器 建筑结构
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基于稀疏存储的有限元结构分析高效缩聚并行计算方法 被引量:1
15
作者 苗新强 金先龙 丁峻宏 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期338-343,共6页
基于稀疏存储技术和直接稀疏求解器提出了一种有限元结构分析高效缩聚并行计算方法。该方法将缩聚过程转换为一系列线性方程组的求解过程,并通过直接稀疏求解器进行求解。它能够避免传统变带宽格式缩聚并行计算方法对带宽内大量零元素... 基于稀疏存储技术和直接稀疏求解器提出了一种有限元结构分析高效缩聚并行计算方法。该方法将缩聚过程转换为一系列线性方程组的求解过程,并通过直接稀疏求解器进行求解。它能够避免传统变带宽格式缩聚并行计算方法对带宽内大量零元素的存储和运算,从而大幅度节省内存空间和有效减少计算量。最后通过发动机曲轴的有限元数值仿真实验对算法的有效性进行了验证。结果表明:相对传统变带宽格式缩聚并行计算方法,稀疏存储格式缩聚并行计算方法能够大幅度节省内存空间和有效提高计算效率;各子区域规模越大,该方法对内存空间的节省和计算效率的提高效果就越明显。 展开更多
关键词 高性能计算 有限元分析 稀疏存储技术 直接稀疏求解器 缩聚
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用于电磁散射分析的积分方程快速直接求解法研究及进展 被引量:1
16
作者 胡俊 荣志 +1 位作者 郭翰 聂在平 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期26-33,共8页
介绍了一系列用于电磁散射分析的积分方程快速直接求解方法,旨在显著缓解或避免积分方程迭代求解收敛缓慢甚至不收敛的问题,为积分方程提供一个快速稳定的数值求解手段.文中详细介绍了快速直接求解方法的优点、应用以及国内外的研究动态... 介绍了一系列用于电磁散射分析的积分方程快速直接求解方法,旨在显著缓解或避免积分方程迭代求解收敛缓慢甚至不收敛的问题,为积分方程提供一个快速稳定的数值求解手段.文中详细介绍了快速直接求解方法的优点、应用以及国内外的研究动态;重点讨论了几种不同的方法,分别为分级矩阵(hierarchical matrices,-matrices)以及分级非对角低秩矩阵(hierarchically off-diagonal low-rank matrices,HODLR),包括每种方法的构建以及分解求逆方式;对各个方法的优缺点展开了进一步讨论;给出了各个方法的分解以及内存复杂度和复杂飞机模型的电磁散射分析数值算例来证明各个方法的效率和精度.最后,对快速直接求解方法当前仍然存在的主要挑战和可能的策略进行了简略的讨论以及展望. 展开更多
关键词 电磁散射分析 电磁积分方程 快速直接求解方法 分级矩阵 分级非对角低秩矩阵(HODLR)
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线性方程组求解方法对不规则频率影响范围及消除效果的影响
17
作者 姜胜超 滕斌 +1 位作者 勾莹 陈文 《水运工程》 北大核心 2010年第7期22-26,共5页
针对使用边界元方法计算波浪对结构物作用问题中所出现的"不规则频率"现象,对比了直接法与迭代法求解线性方程组时"不规则频率"的影响范围。并基于修改积分区域方法消除"不规则频率"的积分方程,研究了求... 针对使用边界元方法计算波浪对结构物作用问题中所出现的"不规则频率"现象,对比了直接法与迭代法求解线性方程组时"不规则频率"的影响范围。并基于修改积分区域方法消除"不规则频率"的积分方程,研究了求解方法对"不规则频率"消除效果的影响。计算结果表明,采用迭代法求解会使"不规则频率"的影响范围显著增加,也会影响"不规则频率"的消除效果。因此,推荐使用直接法对线性方程组进行求解。 展开更多
关键词 波浪力 不规则频率 高阶边界元 直接法 迭代法
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Forward-backward热方程差分逼近的直接算法
18
作者 叶兴德 《浙江大学学报(理学版)》 CAS CSCD 2002年第2期125-128,共4页
通过利用区域分解技术和并行算法的思想 ,把原问题分解为几个完全独立的子区域上的问题 ,并直接并行求解 ,然后把这些解作适当的线性组合 ,得到原问题的解 .给出了 Forward-
关键词 直接算法 Forward-backward热方程 有限差分方法 差分逼近 差分格式 区域分解技术 并行算法
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A New Directional Algebraic Fast Multipole Method Based Iterative Solver for the Lippmann-Schwinger Equation Accelerated with HODLR Preconditioner
19
作者 Vaishnavi Gujjula Sivaram Ambikasaran 《Communications in Computational Physics》 SCIE 2022年第9期1061-1093,共33页
We present a fast iterative solver for scattering problems in 2D,where a penetrable object with compact support is considered.By representing the scattered field as a volume potential in terms of the Green’s function... We present a fast iterative solver for scattering problems in 2D,where a penetrable object with compact support is considered.By representing the scattered field as a volume potential in terms of the Green’s function,we arrive at the Lippmann-Schwinger equation in integral form,which is then discretized using an appropriate quadrature technique.The discretized linear system is then solved using an iterative solver accelerated by Directional Algebraic Fast Multipole Method(DAFMM).The DAFMM presented here relies on the directional admissibility condition of the 2D Helmholtz kernel[1],and the construction of low-rank factorizations of the appropriate low-rank matrix sub-blocks is based on our new Nested Cross Approximation(NCA)[2].The advantage of the NCA described in[2]is that the search space of so-called far-field pivots is smaller than that of the existing NCAs[3,4].Another significant contribution of this work is the use of HODLR based direct solver[5]as a preconditioner to further accelerate the iterative solver.In one of our numerical experiments,the iterative solver does not converge without a preconditioner.We show that the HODLR preconditioner is capable of solving problems that the iterative solver can not.Another noteworthy contribution of this article is that we perform a comparative study of the HODLR based fast direct solver,DAFMMbased fast iterative solver,and HODLR preconditioned DAFMM based fast iterative solver for the discretized Lippmann-Schwinger problem.To the best of our knowledge,this work is one of the first to provide a systematic study and comparison of these different solvers for various problem sizes and contrast functions.In the spirit of reproducible computational science,the implementation of the algorithms developed in this article is made available at https://github.com/vaishna77/Lippmann_Schwinger_Solver. 展开更多
关键词 directional Algebraic Fast Multipole Method Lippmann-Schwinger equation lowrank matrix Helmholtz kernel Nested Cross Approximation HODLR direct solver PRECONDITIONER
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电磁计算方法研究进展综述 被引量:10
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作者 艾俊强 +18 位作者 陈如山 陈晓盼 郭琨毅 郭立新 胡俊 黄志祥 金谋平 李懋坤 刘其凤 陆卫兵 沙威 盛新庆 宋朝晖 王晓冰 魏兵 吴语茂 杨明林 殷红成 朱国强 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期13-25,共13页
文章概要介绍了电磁计算方法的研究进展.首先对电磁计算方法的发展进行了概述.其次,对近些年发展出来的若干代表性电磁计算技术,包括快速直接法、非共形区域分解法、高性能并行技术等的发展进行了阐述.再次,对典型电磁计算问题,包括地... 文章概要介绍了电磁计算方法的研究进展.首先对电磁计算方法的发展进行了概述.其次,对近些年发展出来的若干代表性电磁计算技术,包括快速直接法、非共形区域分解法、高性能并行技术等的发展进行了阐述.再次,对典型电磁计算问题,包括地海复合目标、大规模有限周期结构、电磁逆问题等电磁计算技术的发展进行了简要阐述.最后,对电磁计算方法的发展进行了总结和展望. 展开更多
关键词 电磁计算 快速直接法 非共形区域分解 高性能并行 地海复合问题 有限周期结构 电磁逆问题
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