हाइपरबोलिक पीडीई के लिए हमें किस समय-एकीकरण के तरीकों का उपयोग करना चाहिए?


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अगर हम हाइपरबोलिक पीडीई के विवेकाधिकार (अलग समय और स्थान विवेकाधिकार) के लिए विधि की विधि को हमारे पसंदीदा संख्यात्मक विधि (एफएक्स। परिमित मात्रा विधि) द्वारा स्थानिक विवेकाधिकार के बाद प्राप्त करते हैं, तो व्यवहार में यह महत्वपूर्ण है कि ओडीडी सॉल्वर हम अस्थायी विवेकाधिकार के लिए नियोजित करते हैं। (TVD / एसएसपी / आदि)?

कुछ अतिरिक्त जानकारी जोड़ी गई: सटीकता की समस्या गैर-चिकनी समस्याओं के लिए एक समस्या हो सकती है। यह ज्ञात है कि nonlinear हाइपरबोलिक पीडीई प्रारंभिक समय में हल होने के बावजूद झटके विकसित कर सकता है, जिसमें चिकनी सटीकता होती है, जिसमें उच्च सटीकता के तरीकों के लिए पहले के क्रम में गिरावट आ सकती है।

ODE स्थिरता विश्लेषण आमतौर पर फार्म के ODEs के एक रैखिक अर्ध-असतत प्रणाली को प्राप्त करने के लिए रेखीयकरण पर आधारित होता है q_t = J q (qa perturbation वेक्टर के साथ), जहां J के eigenvalues ​​को चुने हुए समय के निरपेक्ष स्थिरता क्षेत्र के अंदर स्केल किया जाना चाहिए- कदम रखने की विधि। वैकल्पिक रणनीतियों स्थिरता विश्लेषण के लिए स्यूडोस्पेक्ट्रा या संभवतः एक ऊर्जा विधि का उपयोग करना है।

मैं समझता हूं कि TVD / SSP विधियों की प्रेरणा समय-चरणी तरीकों के कारण होने वाले सहज दोलनों से बचना है, जिसके परिणामस्वरूप अप्रमाणिक व्यवहार हो सकता है। प्रश्न यह है कि यदि अनुभव इन प्रकार के समय-कदम के तरीकों को दिखाता है, तो इसकी तुलना में श्रेष्ठ है, एक शास्त्रीय काम घोड़ा जैसा कि स्पष्ट रूप से रन-कुट्टा विधि या अन्य। जाहिर है, समस्या के वर्गों के लिए उनके पास बेहतर गुण होना चाहिए जहां समाधान झटके दिखा सकता है। इसलिए एक तर्क हो सकता है कि हमें समय-एकीकरण के लिए केवल इन प्रकार के तरीकों को नियोजित करना चाहिए।

जवाबों:


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मुझे नहीं पता कि क्या आप अभी भी एक जवाब में रुचि रखते हैं, लेकिन यहाँ मैं वैसे भी जाता हूं:

आपने पहले ही कहा था कि आप गैर-समीकरणों में सदमे गठन के बारे में जानते हैं। यही कारण है कि आपको अपना समय इंटीग्रेटर ध्यान से चुनना होगा। टीवीडी स्थानिक विवेकाधिकार लागू करने का कोई फायदा नहीं है जब समय का विवेकाधिकार नहीं है - आप वही दोलन देखेंगे जो आपने शायद उच्च क्रम संख्यात्मक फ्लक्स के साथ देखा है।

यह क्या उबाल है कि आगे यूलर काम करता है। आपने अपने प्रश्न में पहले से ही एसएसपी (मजबूत स्थिरता संरक्षण) का उल्लेख किया है। यह Runge-Kutta विधियों का एक विशेष वर्ग है जो इसका उपयोग करता है। मूल रूप से, आपको विधि के गुणांक को इस तरह से चुनना होगा कि इसे यूलर चरणों के उत्तल संयोजन के रूप में लिखा जा सके। इस तरह, टीवीडी और इस तरह के गुणों को संरक्षित किया जाएगा।

Gottlieb, Ketcheson और Shu द्वारा SSP विधियों पर एक बहुत अच्छी पुस्तक है, जिसे "मजबूत स्थिरता संरक्षण रन-कुट्टा और मल्टीस्टेप टाइम डिस्क्रिटाइजेशन" अमेजन लिंक कहा जाता है


अगर मैं गलत हूं तो मुझे सुधारो, लेकिन आगे चलकर यूलर लगभग एक अतिशयोक्तिपूर्ण समस्या पर अस्थिर होने वाला है। शुद्ध काल्पनिक eigenvalues ​​के साथ जुड़े मोड का कोई संकल्प नहीं।
रीड.टेकसन

@ रीड.टेकसन: मुझे पता है कि सभी मोनोटोन विधियां आगे वाले यूलर - अपवार्ड, लैक्स-फ्रेडरिक, गोडुनोव पर आधारित हैं ... यह सिर्फ इस बात पर निर्भर करता है कि आप अंतरिक्ष में क्या करते हैं।
एंके

यदि उच्च श्रेणी की अंतरिक्ष योजना के साथ जोड़ा जाए तो फॉरवर्ड यूलर L2 मानक में अस्थिर हो सकता है। फिर आप 2-स्टेज, 3-स्टेज, आदि SSPRK योजनाओं का उपयोग करते हैं जो L2 स्थिर हैं। आगे की यूलर योजना के लिए TVD को साबित करना आसान है। SSPRK योजना का उपयोग करना तो उच्च आदेश योजना के लिए भी TVD की गारंटी देता है।
टीवीडी के

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हाँ, यह मायने रखता है। सामान्य दो चीजों के बारे में चिंतित होने के लिए:

  1. शुद्धता। कुछ ODE योजनाएं दूसरों की तुलना में अधिक सटीक हैं, उच्चतर क्रम, और इसी तरह। अंगूठे का नियम आपके स्थानिक विवेक के समान सटीकता के क्रम के साथ एक विधि का चयन करना है।

  2. स्थिरता। हाइपरबोलिक समस्याओं के लिए आप उम्मीद करते हैं कि ऑपरेटर के पास शुद्ध काल्पनिक आइजनवेल्स होंगे, इसलिए आप एक ODE सॉल्वर चाहते हैं जिसमें उसके स्थिरता डोमेन में काल्पनिक पहुंच का कुछ हिस्सा शामिल हो। उदाहरण के लिए देखें फोरेंबर्ग में परिशिष्ट जी, स्यूडोस्पेक्ट्रल विधियों के लिए एक प्रैक्टिकल गाइड।

हाइपरबोलिक समीकरणों के साथ, कुछ लोग यह सुनिश्चित करना चाहते हैं कि उनके समाधान हमेशा सकारात्मक हों, इसलिए इसका बीमा करने के लिए विभिन्न प्रकार के फिल्टर और ट्रिक्स हैं। लेकिन मैं इस बारे में लगभग कुछ भी नहीं जानता।

मैं एक विशेषज्ञ से बहुत दूर हूं, लेकिन मुझे लगा कि मैं जवाब देने की कोशिश करूंगा क्योंकि सवाल कुछ समय के लिए यहां है।


हाइपरबोलिक प्रणाली में केवल वास्तविक ईजेनवेल्यूज शामिल हैं (यदि यह सख्ती से हाइपरबोलिक है) और संबंधित वास्तविक ईजेन-वैक्टर।
सुबोध
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