数学 > 数值分析
[提交于 2025年4月16日
(v1)
,最后修订 2025年7月14日 (此版本, v2)]
标题: 时间域边界元方法中FMM和$\mathcal{H}$矩阵的三维ACA比较
标题: Comparison of FMM and $\mathcal{H}$-matrix based 3D-ACA for a time domain boundary element method
摘要: 考虑具有零初始条件的齐次波动方程的时间域边界元方法(BEM)。 对于时间离散化,使用Lopez-Fernandez和Sauter开发的广义卷积求积方法(gCQ)。 空间离散化经典地使用低阶形状函数进行。 本质上,gCQ需要在几个复数频率下建立相应椭圆问题的拉普拉斯域边界元矩阵。 因此,得到一个系统矩阵数组。 这个系统矩阵数组可以被解释为一个三维数据数组,应通过数据稀疏表示进行近似,对此可以应用广义自适应交叉近似(3D-ACA)。 三维数据数组的秩被自适应地增加,直到达到预定的精度。 在纯代数层面上,决定三维数据数组的低秩近似是否足够接近原始矩阵。 在对应于每个频率的BEM计算的数据切片中,可以使用标准的$\mathcal{H}$矩阵方法结合ACA或快速多极子(FMM)方法。 数据数组的第三维代表复数频率。 因此,该算法不仅在两个空间维度上对数据数组进行稀疏化,还自适应地检测哪些矩阵块需要多少频率。 在切片中使用ACA或FMM的两种版本进行了简要讨论。 本文的主要贡献是两者在存储和计算时间节省方面的比较。 电机器声音散射的例子表明,这两种技术都允许在现实世界的问题中使用时域BEM。
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