Galerkin and Petrov-Galerkin projection-based reduced-order models (ROMs) of transient partial differential equations are typically obtained by performing a dimension reduction and projection process that is defined at either the spatially continuous or spatially discrete level. In both cases, it is common to add stabilization to the resulting ROM to increase the stability and accuracy of the method; the addition of stabilization is particularly common for advection-dominated systems when the ROM is under-resolved. While these two approaches can be equivalent in certain settings, differing techniques have emerged in both contexts. This work outlines these two approaches within the setting of finite element method (FEM) discretizations (in which case a duality exists between the continuous and discrete levels) of the convection-diffusion-reaction equation, and compares residual-based stabilization techniques that have been developed in both contexts. In the spatially continuous case, we examine the Galerkin, streamline upwind Petrov-Galerkin (SUPG), Galerkin/least-squares (GLS), and adjoint (ADJ) stabilization methods. For the GLS and ADJ methods, we examine formulations constructed from both the "discretize-then-stabilize" technique and the space-time technique. In the spatially discrete case, we examine the Galerkin, least-squares Petrov-Galerkin (LSPG), and adjoint Petrov-Galerkin (APG) methods. We summarize existing analyses for these methods, and provide numerical experiments, which demonstrate that residual-based stabilized methods developed via continuous and discrete processes yield substantial improvements over standard Galerkin methods when the underlying FEM model is under-resolved.


翻译:瞬态偏微分方程的Galerkin和Petrov-Galerkin投影降阶模型通常通过在空间连续或空间离散层面定义的降维与投影过程构建。两种情况下,常对所得降阶模型添加稳定化处理以提升方法的稳定性和精度——当降阶模型分辨率不足时,这种稳定化操作在对流主导系统中尤为常见。尽管这两种方法在某些设置下等价,但各自领域已发展出不同技术体系。本文以对流扩散反应方程的有限元法离散化(此时连续层面与离散层面存在对偶关系)为框架,系统阐释这两种方法路径,并比较两种背景下发展的基于残差的稳定化技术。在空间连续情形下,我们考察了Galerkin方法、流线迎风Petrov-Galerkin方法、Galerkin/最小二乘法以及对偶稳定化方法。对于最小二乘和对偶方法,分别分析了基于"先离散后稳定"和时空技术构建的公式体系。在空间离散情形下,我们考察了Galerkin方法、最小二乘Petrov-Galerkin方法和伴随Petrov-Galerkin方法。本文总结了现有分析方法,并通过数值实验证明:当底层有限元模型分辨率不足时,通过连续与离散过程发展的基于残差的稳定化方法相比标准Galerkin方法具有显著改进。

0
下载
关闭预览

相关内容

让 iOS 8 和 OS X Yosemite 无缝切换的一个新特性。 > Apple products have always been designed to work together beautifully. But now they may really surprise you. With iOS 8 and OS X Yosemite, you’ll be able to do more wonderful things than ever before.

Source: Apple - iOS 8
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26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
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
VIP会员
最新内容
学习数据的几何:形状空间分析数学综述
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
定向能反无人机系统最新发展动态
专知会员服务
3+阅读 · 今天13:50
从燃煤战舰到算法战争:水面指挥的永恒要求
专知会员服务
2+阅读 · 今天13:33
相关VIP内容
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26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
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
11+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
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 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员