Stencil composition uses the idea of function composition, wherein two stencils with arbitrary orders of derivative are composed to obtain a stencil with a derivative order equal to sum of the orders of the composing stencils. In this paper, we show how stencil composition can be applied to form finite difference stencils in order to numerically solve partial differential equations (PDEs). We present various properties of stencil composition and investigate the relationship between the order of accuracy of the composed stencil and that of the composing stencils. We also present comparisons between the stability restrictions of composed higher-order PDEs to their compact versions and numerical experiments wherein we verify the order of accuracy by convergence tests. To demonstrate an application to PDEs, a boundary value problem involving the two-dimensional biharmonic equation is numerically solved using stencil composition and the order of accuracy is verified by performing a convergence test. The method is then applied to the Cahn-Hilliard phase-field model. In addition to sample results in 2D and 3D for this benchmark problem, the scalability, spectral properties, and sparsity is explored.


翻译:模板组合借鉴了函数组合的思想,即组合两个具有任意导数阶数的模板,以获得导数阶数等于组合模板阶数之和的模板。本文展示了如何利用模板组合构造有限差分模板,以数值求解偏微分方程(PDE)。我们介绍了模板组合的各种性质,并研究了组合后模板的精度阶与其组成模板精度阶之间的关系。我们还比较了组合高阶偏微分方程与其紧致版本之间的稳定性限制,并通过收敛性测试验证了精度阶。为了演示在偏微分方程中的应用,我们使用模板组合数值求解了涉及二维双调和方程的边值问题,并通过收敛性检验验证了精度阶。随后将该方法应用于Cahn-Hilliard相场模型。除了针对该基准问题的二维和三维示例结果外,我们还探讨了可扩展性、谱特性和稀疏性。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习系统设计系统评估标准
牛津大学最新《计算代数拓扑》笔记书,107页pdf
专知会员服务
44+阅读 · 2022年2月17日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
自动结构变分推理,Automatic structured variational inference
专知会员服务
41+阅读 · 2020年2月10日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
182+阅读 · 2019年10月11日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
学习自然语言处理路线图
专知会员服务
140+阅读 · 2019年9月24日
概率论和机器学习中的不等式
PaperWeekly
3+阅读 · 2022年11月9日
因果效应估计组合拳:Reweighting和Representation
PaperWeekly
0+阅读 · 2022年9月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
为初级军官战术训练设计生成式人工智能平台
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:43
《美军条令:作战伤员后送保障》
专知会员服务
4+阅读 · 今天6:38
《美空军条令出版物 4-0,维持》
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:32
《基于仿真的空军任务规划优化》
专知会员服务
3+阅读 · 今天6:21
CVPR 2026教程:统一多模态模型走向收敛之路
专知会员服务
7+阅读 · 6月8日
《人工智能在网络防御中的机遇》
专知会员服务
6+阅读 · 6月8日
相关资讯
概率论和机器学习中的不等式
PaperWeekly
3+阅读 · 2022年11月9日
因果效应估计组合拳:Reweighting和Representation
PaperWeekly
0+阅读 · 2022年9月2日
利用动态深度学习预测金融时间序列基于Python
量化投资与机器学习
18+阅读 · 2018年10月30日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
CNN 反向传播算法推导
统计学习与视觉计算组
30+阅读 · 2017年12月29日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
6+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员