泊松方程离散系统的病态原理和通用预条件子CSCD

1引言泊松方程的数值求解问题,通常转化为如下离散系统一一线性方程组的求解问题[1],Ax=b(1.1)大规模求解时,方程组的病态(高条件数)问题凸显,并且求解规模越大,该方程组的条件数也越大,病态越严重[2],是影响求解效率和精度的瓶颈因素,因此,在大规模求解过程中,使用预处理技术来降低方程组的条件数,减少病态,是成功求解的关键.     

求解病态线性方程组的预处理精细积分法

为降低病态线性方程组系数矩阵的条件数,根据矩阵行(列)均衡的思想,提出行(列)的1-范数均衡法,并扩展为范数均衡法.然后,将范数均衡法与精细积分法相结合,给出求解病态线性方程组的范数均衡预处理精细积分法.数值结果表明,经过范数均衡预处理后精细积分法求解病态方程的精度(有效数字增加5个以上)和效率(迭代次数降低15次左右)均能得到显著提高,适用范围在一定程度上也有所扩展.在上述方法中,以1-范数均衡预处理精细积分法效果最为显著.     

改进的预处理共轭斜量法及其在工程有限元分析中的应用

本文就预处理共轭斜量法(PCCG法)给出了两个具有理论和实际意义的定理,它们分别讨论了迭代解的定性性质和迭代矩阵的构造原则.作者提出了新的非M-矩阵的不完全LU分解技术和迭代矩阵的构造方法.用此改进的PCCG法,对病态问题和大型三维有限元问题进行了计算并与其他方法作了对比,分析了PCCG法在求解病态方程组时的反常现象.计算结果表明本文建议的方法是求解大型有限元方程组和病态方程组的一种十分有效的方法.     

求解三维Wilson元离散化线性系统的PCG方法

非协调元方法是克服三维弹性问题体积闭锁的一种有效方法,它具有自由度少、精度高等优点,但要提高其有限元分析的整体效率还必须为相应的离散化系统设计快速求解算法.考虑了Wilson元离散化系统的快速求解.当Poisson(泊松)比ν→0.5时,该离散系统为一高度病态的正定方程组,预处理共轭梯度(PCG)法是求解这类方程组最为有效的方法之一.另外,在实际应用中,由于结构的特殊性,网格剖分时常常会产生具有大长宽比的各向异性网格,这也将大大影响PCG法的收敛性.该文设计了一种基于"距离矩阵"的代数多重网格(DAMG)法的PCG法,并应用于近不可压缩问题Wilson元离散系统的求解.这种基于"距离矩阵"的代数多重网格法,能更有效地求解各向异性网格问题,再结合有效的磨光算子,相应的PCG法对求解近不可压缩问题具有很好的鲁棒性(robustness)和高效性.     

数值相关性理论及其应用

解坏条件(即通常所说的病态)方程组的问题是一种颇为困难的问题。而问题条件的好坏,往往为相应矩阵条件数的大小所决定。例如,线性代数方程组的系矩数阵,非线性方程组以及非线性最小二乘问题的Jacobi矩阵,非线性最优化问题中目标函数的Hessian矩阵等。在前述矩阵的条件数很大时,用一般的方法求解,难望得到满意的结     

关于线性代数方程的一种迭代解法的收敛性问题

用迭代法求解线性代数方程组,已有大量的文献与专著,例如[4、6、7]。最常用的是逐次超松弛,及其种种变形。但是,许多情况表明这些方法并非完全令人满意的,特别对病态线性代数方程组,即方程组的系数矩阵有大的条件数,用这些方法求解时,收敛得相当慢。 [1]对求解病态常微分方程初值问题构造了一种恒稳格式。从线性代数方程组的解,等价于某一常微分方程组初值问题的稳态解,这一事实出发,从而构造了一种新的求解线性代数方程组的迭代解法。[1、2]某些计算实例表明,此迭代法特别适合于求解病态线性     

病态线性方程组的条件预优解法——数值相关性理论的一个应用

在处理某些实际计算问题时往往需要解一系列线性方程组,对于其中一般的非病态方程组,我们只需采用普通的算法以提高工作的效率,但对于可能出现的病态方程组,必须有可靠的手段予以判别,並采取相应的措施来保证解的精度。因此怎样将解题的过程与判别及处理病态问题的过程有机地结合起来便成为一个有实用价值的课题。     

病态代数方程求解的一种改进精细积分法

通过在病态代数方程精细积分法的基础上增加一个迭代改善算法,建立了病态代数方程求解的改进精细积分法．该方法进一步提高了病态代数方程精细积分法的精度和效率,具有良好的应用前景．算例证明了该方法在病态代数方程求解中的有效性．     

电缆方程的多重网格并行代数法（英文）

致力于研究求解线性代数方程组的多重网格并行算法,该算法是基于构建矩阵序列的经典Runge-Stuben(RS)方法及其改进的并行修正独立集合(PMIS)方法的.展示了求解离散电缆方程式所得到的线性代数方程组的结果,而电缆方程是用作描述电信号传播的.在求解中用到了GPUPU技术.展示了模型问题在不同尺度的模拟区域上的数值结果.     

奇摄动线性代数方程组及其对病态方程的应用

本文首先从一个曲柄导杆机构的优化问题提出了含小参数线性代数方程组的奇摄动问题。然后利用摄动方法证明了这个问题解的存在唯一性,同时给出了解的渐近展开和误差估计。最后讨论了所得结果对求解病态方程的应用。     

用改进的人工萤火虫群优化算法求解非线性方程组

针对传统算法复合形法在求解非线性方程组时依赖于初始值的选定和人工萤火虫群算法(GSO)算法在求解非线性方程组时求解精度低的缺点,提出一种基于复合形法的GSO算法(CGSO)求解非线性方程组方法.改进后的算法克服了传统算法的缺点且有效的提高了GSO算法在求解非线性方程组的精度.最后,通过对6个非线性方程组的仿真实验结果和传统算法,以及其他群智能算法进行比较,进而说明了CGSO算法的有效性.     

关于椭圆型方程边值问题的结合法

众所周知,求解方程(1)或(2)的数值方法有原始能量法(即Ritz-Galerkin法),各类有限元和有限差分法(或守恒型格式)。这些方法都能将连续模型(1)或(2)离散成有限代数方程组,然后再求解。但是,[1—6]都是分别讨论某一种方法的使用与理论分析,而每种方法都有各自的优点和缺点。加之,人们需要求解的具体问题往往是复杂的,如部分边界形状或边界条件较复杂,部分求解区域内解不够光滑或有奇点等等。显     

三维薄结构热传导问题分层二次元方程的多水平方法

在利用有限元法对三维薄结构进行分析时,为了减少单元数目,常采用六面体薄单元,相应的高阶单元在计算精度、抗畸变程度等方面具有明显优势.但与低阶元相比,高阶单元需要更多的计算机存储空间,离散化线性系统具有更高的计算复杂性,并且系数矩阵是严重病态的,采用通常的求解方法其效率将大大降低.该文针对三维薄结构稳态热传导问题,利用局部块Gauss-Seidel光滑子和基于"距离矩阵"的DAMG法,为其分层二次元离散系统设计了一种具有更好计算效率和鲁棒性(robustness)的多水平方法.由于采用了分层基,程序实现中不再需要建立判定未知数变量指标与所属几何节点类型对应关系的代数判据,网格转换算子的构造也变得非常简单,从而大大提高了运算效率.数值实验结果验证了该方法的有效性和鲁棒性.     

计算简单分歧点的Weber辅助方程离散Newton法

1.引言 本文考虑单参数有限维非线性方程组G:??R~n×R~1→R~n, G(x,λ)=0 x∈R~n,λ∈R (1.1)的数值求解.方程组(1.1)的解在集合     

一类二维抛物方程反问题的CCD-ADI方法

许多工程问题可通过带有未知参数的抛物方程求解.因此,发展高精度数值方法求解这类反问题非常重要.本文提出一种交替方向隐格式(ADI)的三层线性化组合紧致差分(CCD)格式求解带控制参数的二维非定常反应扩散方程.该方法在时间上达到二阶精度,空间上达到六阶精度.在每个ADI迭代步,只需求解一个块三对角系统,可通过块Thomas算法快速求解.此外,我们严格证明在周期性边界条件下,CCD-ADI方法解的存在性和唯一性.最后,通过与已有空间四阶方法对比,用数值算例验证新方法的无条件稳定性、精度与效率.     

一类Toeplitz线性代数方程组的预处理GMRES方法

本文研究一类来源于分数阶特征值问题的Toeplitz线性代数方程组的求解.构造Strang循环矩阵作为预处理矩阵来求解该Toeplitz线性代数方程组,分析了预处理后系数矩阵的特征值性质.提出求解该线性代数方程组的预处理广义极小残量法（PGMRES）,并给出该算法的计算量.数值算例表明了该方法的有效性.     

非等间隔灰色Verhulst模型的病态性再研究

继续对非等间隔灰色Verhulst模型病态性问题进一步深入研究,通过对模型线性化处理得出解的新形式,指出了非等间隔对解的影响程度,从矩阵条件数的角度分析并得到了模型线性化后存在病态性的主要原因是建模数据较大或呈现病态,并给出具体的改进措施.通过实例对比验证,对数据进行变换之后再建立线性化的非等间隔灰色Verhulst模型,其系数矩阵条件数和模型预测精度两方面均得到较大的改善即系数矩阵条件数达到良态且模型精度也比传统模型要高.本方法为其他灰色模型的病态性研究提供了一种参考.     

求解网格方程的SOR迭代法之收敛速度与条件数的关系

在求解线性代数方程组 Au=b (1) 时,系数矩阵A的条件数除了对求解的稳定性有重要影响外,在用迭代法求解时,对收敛速度亦有重要影响．     

Algorithm Research Based on the PDE Sensitivity Filter北大核心CSCD

采用PDE灵敏度滤波器可以消除连续体结构拓扑优化结果存在的棋盘格现象、数值不稳定等问题,且PDE灵敏度滤波器的实质是具有Neumann边界条件的Helmholtz偏微分方程.针对大规模PDE灵敏度滤波器的求解问题,有限元分析得到其代数方程,分别采用共轭梯度算法、多重网格算法和多重网格预处理共轭梯度算法对代数方程进行求解,并且研究精度、过滤半径以及网格数量对拓扑优化效率的影响.结果表明：与共轭梯度算法和多重网格算法相比,多重网格预处理共轭梯度算法迭代次数最少,运行时间最短,极大地提高了拓扑优化效率.     

一种求解抛物型方程的Monte Carlo并行算法

1 引言有限差分法是求解抛物型偏微分方程的一种主要的数值方法,用隐格式求解是绝对稳定的,但是如果直接用传统的方法(如Gauss消去法,超松弛迭代法等)求解相应的差分方程组,运算量很大,计算时间很长,对于高维情况,问题更显得突出．因而寻求可对其