Luận án tiến sĩ: Ổn định và ước lượng sai số dùng hàm entropy Stanford
Luận án tiến sĩ phân tích ổn định và ước lượng sai số dùng hàm entropy. Nghiên cứu phương pháp sai phân hữu hạn entropy ổn định cho hệ phương trình bảo toàn và phương trình Euler.
stanford university
Scientific Computing and Computational Mathematics
Luan An
Luận án
Năm xuất bản
Số trang
167
Thời gian đọc
26 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
50 Point
Mục lục chi tiết
Tóm tắt nội dung
I. Ổn định hệ thống bảo toàn dùng entropy
Nghiên cứu tập trung vào hai mục tiêu chính. Thứ nhất là phân tích cơ chế tách (splitting mechanism) trong các phương pháp sai phân hữu hạn ổn định entropy. Thứ hai là khảo sát ước lượng sai số toàn cục cho phương trình đạo hàm riêng phi tuyến hyperbolic. Đối với hệ luật bảo toàn đối xứng hóa được, Olsson đã sử dụng hàm entropy để thu được các ước lượng ổn định chặt chẽ. Yếu tố then chốt là quá trình tách sử dụng hàm entropy để biến đổi đạo hàm thông lượng thành dạng phản đối xứng. Gerritsen đã áp dụng khái niệm tách này cho phương trình Euler nén được. Quá trình tách được nghiên cứu thông qua một tham số xác định cả lược đồ tính toán và họ hàm entropy. Phân tích tham số này cho phép so sánh hành vi của các lược đồ. Kết quả chứng minh sự tồn tại giá trị tối ưu giúp tối thiểu hóa sai số. Cả phân tích lý thuyết và ví dụ tính toán đều cho thấy ưu điểm của lược đồ tách so với lược đồ không tách. Các lợi ích bao gồm độ chính xác cao hơn, hiệu quả thuật toán tốt hơn và thời gian tích phân dài hơn.
1.1. Phương pháp sai phân hữu hạn ổn định
Phương pháp sai phân hữu hạn ổn định entropy được phát triển cho hệ bảo toàn. Olsson đã thiết lập ước lượng ổn định nghiêm ngặt cho họ lược đồ xấp xỉ. Các ước lượng này sử dụng hàm entropy làm công cụ chính. Hàm entropy đóng vai trò như hàm mất mát entropy trong quá trình tối ưu hóa. Lược đồ đảm bảo tính ổn định trong quá trình tính toán số. Độ chính xác được duy trì ngay cả khi xuất hiện gián đoạn. Phương pháp này áp dụng rộng rãi trong tính toán khoa học.
1.2. Cơ chế tách thông lượng đạo hàm
Quá trình tách biến đổi đạo hàm thông lượng thành dạng phản đối xứng. Biến đổi này sử dụng hàm entropy như công cụ toán học cơ bản. Dạng phản đối xứng giúp đảm bảo tính ổn định của lược đồ số. Gerritsen đã chứng minh hiệu quả của phương pháp này cho phương trình Euler. Cơ chế tách cải thiện đáng kể chất lượng nghiệm số. Phương pháp cực đại entropy được áp dụng để tối ưu hóa tham số tách.
1.3. Tham số tối ưu hóa lược đồ tính toán
Tham số xác định đồng thời lược đồ và họ hàm entropy. Phân tích tham số cho phép so sánh các lược đồ khác nhau. Nghiên cứu chứng minh tồn tại giá trị tối ưu giảm thiểu sai số. Giá trị tối ưu này phụ thuộc vào đặc tính của bài toán cụ thể. Việc chọn tham số phù hợp cải thiện hiệu suất tính toán. Khoảng cách Kullback-Leibler được sử dụng để đánh giá độ lệch.
II. Ước lượng sai số dùng hàm entropy Shannon
Nghiên cứu đã thiết lập ước lượng sai số cho hàm entropy của hệ hyperbolic đối xứng hóa được. Tương tự ước lượng cổ điển cho sai số tính toán, ước lượng sai số entropy phản ánh sự tích lũy của sai số cắt cụt địa phương. Kết quả cho thấy sai số tính toán và sai số entropy hội tụ theo cách tương tự nhau. Do đó, ước lượng sai số entropy có thể giám sát và kiểm soát độ chính xác toàn cục. Ước lượng sai số entropy sử dụng các biến đã được tính toán bởi nhân rời rạc hóa. Điều này không làm tăng đáng kể chi phí tính toán cho thuật toán nghiệm. Nghiên cứu cũng chứng minh tính khả thi khi sử dụng ước lượng sai số entropy làm hàm giám sát. Hàm giám sát này phục vụ cho mục đích thích nghi lưới cục bộ. Phương pháp này mở ra hướng tiếp cận mới trong kiểm soát sai số. Entropy Shannon và lý thuyết thông tin đóng vai trò nền tảng cho các ước lượng.
2.1. Sai số cắt cụt địa phương tích lũy
Sai số cắt cụt địa phương xuất hiện tại mỗi bước tính toán rời rạc. Các sai số này tích lũy theo thời gian và không gian. Ước lượng sai số entropy định lượng quá trình tích lũy này. Phương pháp sử dụng entropy Shannon để đo độ bất định. Sai số toàn cục phản ánh tổng hợp các sai số địa phương. Lý thuyết thông tin cung cấp framework toán học cho phân tích. Ước lượng phi tham số giúp tránh các giả định ràng buộc.
2.2. Hội tụ sai số tính toán và entropy
Sai số tính toán và sai số entropy có tính chất hội tụ tương đồng. Cả hai loại sai số đều giảm khi lưới được làm mịn. Tốc độ hội tụ phụ thuộc vào bậc chính xác của lược đồ. Entropy vi phân được sử dụng để phân tích chi tiết quá trình hội tụ. Kết quả lý thuyết được xác nhận qua các ví dụ tính toán. Entropy chéo giúp so sánh các phân bố xác suất khác nhau. Độ đo bất định giảm dần khi nghiệm hội tụ.
2.3. Giám sát độ chính xác toàn cục
Ước lượng sai số entropy cung cấp công cụ giám sát hiệu quả. Công cụ này kiểm soát độ chính xác toàn cục trong quá trình tính toán. Chi phí tính toán bổ sung là không đáng kể. Các biến cần thiết đã có sẵn từ quá trình rời rạc hóa. Phương pháp này đặc biệt hữu ích cho bài toán phi tuyến. Giám sát thời gian thực cho phép điều chỉnh kịp thời. Độ tin cậy của nghiệm số được cải thiện đáng kể.
III. Nghiệm entropy cho phương trình hyperbolic
Lược đồ tách chứng minh khả năng tính toán nghiệm entropy khi có gián đoạn. Các gián đoạn có thể thuộc nhiều loại khác nhau trong phương trình hyperbolic. Nghiệm entropy là nghiệm vật lý chính xác thỏa mãn điều kiện entropy. Phân tích ước lượng ổn định cung cấp hiểu biết sâu sắc về hành vi này. Phân tích sai số entropy bổ sung thêm thông tin quan trọng. Lược đồ tách vượt trội so với lược đồ không tách trong các trường hợp có gián đoạn. Độ chính xác được duy trì ngay cả gần các điểm gián đoạn. Phương pháp cực đại entropy đảm bảo nghiệm thỏa mãn nguyên lý entropy. Các ví dụ tính toán minh họa rõ ràng ưu điểm của phương pháp. Khoảng cách Kullback-Leibler đo lường độ lệch khỏi nghiệm chính xác. Hàm mất mát entropy giúp tối ưu hóa tham số lược đồ.
3.1. Điều kiện entropy cho nghiệm vật lý
Nghiệm entropy thỏa mãn điều kiện bất đẳng thức entropy. Điều kiện này đảm bảo nghiệm có ý nghĩa vật lý. Entropy Shannon không tăng theo hướng thời gian. Nguyên lý này phản ánh định luật nhiệt động lực học thứ hai. Lược đồ số phải bảo toàn tính chất này. Hàm entropy đóng vai trò như hàm Lyapunov. Ổn định của nghiệm được đảm bảo thông qua điều kiện entropy.
3.2. Xử lý các loại gián đoạn khác nhau
Phương trình hyperbolic thường xuất hiện nhiều loại gián đoạn. Sóng xung kích là loại gián đoạn phổ biến nhất. Gián đoạn tiếp xúc và sóng giãn cũng cần xử lý đúng. Lược đồ tách tính toán chính xác tất cả các loại này. Entropy vi phân giúp phân biệt các loại gián đoạn. Độ đo bất định tăng tại vị trí gián đoạn. Phương pháp ước lượng phi tham số thích ứng với từng trường hợp.
3.3. So sánh lược đồ tách và không tách
Lược đồ tách cho độ chính xác cao hơn đáng kể. Hiệu quả tính toán được cải thiện nhờ tính ổn định tốt hơn. Thời gian tích phân dài hơn mà không mất ổn định. Lược đồ không tách thường gặp vấn đề dao động giả. Entropy chéo định lượng sự khác biệt giữa hai phương pháp. Chi phí tính toán cho mỗi bước tương đương nhau. Lợi ích tổng thể nghiêng về lược đồ tách rõ ràng.
IV. Thích nghi lưới dùng ước lượng entropy
Ước lượng sai số entropy có thể làm hàm giám sát cho thích nghi lưới cục bộ. Phương pháp này tự động xác định vùng cần làm mịn lưới. Vùng có sai số entropy lớn được ưu tiên làm mịn. Cách tiếp cận này tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên tính toán. Lưới chỉ được làm mịn ở nơi thực sự cần thiết. Độ chính xác toàn cục được cải thiện với chi phí hợp lý. Phương pháp đặc biệt hiệu quả cho bài toán có cấu trúc phức tạp. Các vùng gián đoạn và gradient lớn được tự động phát hiện. Lý thuyết thông tin cung cấp cơ sở cho tiêu chí thích nghi. Entropy Shannon đo lường mức độ phức tạp cục bộ của nghiệm. Ước lượng phi tham số không yêu cầu thông tin tiên nghiệm về nghiệm. Độ đo bất định hướng dẫn quá trình thích nghi lưới. Hàm mất mát entropy tối thiểu hóa sai số toàn cục.
4.1. Hàm giám sát tự động làm mịn
Hàm giám sát dựa trên ước lượng sai số entropy cục bộ. Giá trị lớn của hàm chỉ ra vùng cần làm mịn. Quá trình làm mịn được thực hiện tự động. Không cần can thiệp thủ công từ người dùng. Tiêu chí thích nghi dựa trên nguyên lý vật lý rõ ràng. Entropy Shannon định lượng độ phức tạp thông tin. Phương pháp này vượt trội so với các heuristic đơn giản.
4.2. Tối ưu hóa tài nguyên tính toán
Tài nguyên tính toán được phân bổ hiệu quả. Lưới mịn chỉ xuất hiện ở vùng cần thiết. Vùng nghiệm trơn sử dụng lưới thô hơn. Tổng số điểm lưới được giảm đáng kể. Thời gian tính toán giảm mà độ chính xác vẫn đảm bảo. Bộ nhớ sử dụng được tối ưu hóa hiệu quả. Khoảng cách Kullback-Leibler đánh giá hiệu quả phân bổ.
4.3. Phát hiện cấu trúc nghiệm phức tạp
Phương pháp tự động phát hiện các gián đoạn. Vùng gradient lớn được nhận diện chính xác. Cấu trúc xoáy và sóng được bắt giữ tốt. Entropy vi phân nhạy cảm với thay đổi cục bộ. Độ đo bất định tăng tại các đặc trưng quan trọng. Không cần thông tin tiên nghiệm về vị trí đặc trưng. Phương pháp ước lượng phi tham số thích ứng linh hoạt.
V. Phương trình Euler nén được và entropy
Phương trình Euler mô tả chuyển động chất lưu nén được. Gerritsen đã áp dụng khái niệm tách entropy cho hệ phương trình này. Ứng dụng này minh họa tính thực tiễn cao của phương pháp. Phương trình Euler là hệ hyperbolic phi tuyến điển hình. Hệ này thường xuất hiện gián đoạn như sóng xung kích. Lược đồ tách entropy xử lý tốt các hiện tượng này. Họ hàm entropy cho phương trình Euler đã được xác định. Tham số tối ưu cho lược đồ tách được xác định qua phân tích. Kết quả tính toán cho thấy cải thiện đáng kể về độ chính xác. Thời gian tích phân dài hơn mà không mất ổn định. Phương pháp cực đại entropy đảm bảo tính nhất quán vật lý. Entropy chéo so sánh nghiệm số với nghiệm giải tích. Khoảng cách Kullback-Leibler định lượng sai số nghiệm.
5.1. Hệ hyperbolic phi tuyến đặc trưng
Phương trình Euler là hệ luật bảo toàn hyperbolic. Tính phi tuyến mạnh tạo ra thách thức tính toán. Hệ bao gồm phương trình bảo toàn khối lượng, động lượng và năng lượng. Các phương trình này liên kết chặt chẽ với nhau. Tính hyperbolic dẫn đến lan truyền sóng hữu hạn. Gián đoạn xuất hiện tự nhiên trong nghiệm. Lý thuyết thông tin cung cấp framework phân tích thống nhất.
5.2. Họ hàm entropy cho Euler
Họ hàm entropy cho phương trình Euler được xây dựng cẩn thận. Mỗi hàm trong họ tương ứng với một giá trị tham số. Entropy vật lý nhiệt động là thành viên đặc biệt của họ. Các hàm entropy khác cũng có ý nghĩa toán học. Entropy Shannon đo lường nội dung thông tin của trạng thái. Họ hàm này đảm bảo tính lồi cần thiết. Độ đo bất định được định nghĩa nhất quán.
5.3. Kết quả tính toán cho Euler
Các ví dụ tính toán xác nhận lý thuyết phát triển. Bài toán ống sóng Riemann được giải chính xác. Sóng xung kích được bắt giữ sắc nét không dao động. Tương tác sóng phức tạp được mô phỏng đúng. Độ chính xác cao hơn đáng kể so với lược đồ chuẩn. Hiệu quả tính toán cải thiện rõ rệt. Ước lượng sai số entropy dự đoán chính xác sai số thực.
VI. Ứng dụng lý thuyết thông tin vào PDE
Lý thuyết thông tin cung cấp công cụ mạnh mẽ cho phân tích PDE. Entropy Shannon là khái niệm trung tâm của lý thuyết này. Độ đo bất định định lượng thiếu thông tin về hệ thống. Khoảng cách Kullback-Leibler đo độ lệch giữa hai phân bố. Entropy chéo mở rộng khái niệm này cho nhiều phân bố. Phương pháp cực đại entropy tìm phân bố phù hợp nhất. Các khái niệm này áp dụng tự nhiên cho PDE hyperbolic. Hàm mất mát entropy hướng dẫn thiết kế lược đồ số. Ước lượng phi tham số tránh giả định phân bố cụ thể. Entropy vi phân phân tích thay đổi entropy cục bộ. Phương pháp này kết nối giải tích số với lý thuyết thông tin. Kết quả là các thuật toán hiệu quả và đáng tin cậy hơn. Độ chính xác được kiểm soát thông qua nguyên lý thông tin.
6.1. Entropy Shannon và độ đo bất định
Entropy Shannon định lượng lượng thông tin trung bình. Giá trị cao chỉ ra độ bất định lớn. Giá trị thấp tương ứng với trạng thái xác định hơn. Độ đo này có tính chất toán học tốt đẹp. Entropy không âm và đạt cực tiểu khi chắc chắn. Tính lồi đảm bảo sự tồn tại cực trị. Ứng dụng vào PDE tự nhiên và hiệu quả.
6.2. Khoảng cách Kullback Leibler ứng dụng
Khoảng cách Kullback-Leibler đo độ lệch giữa phân bố. Công cụ này so sánh nghiệm số với nghiệm tham chiếu. Giá trị bằng không khi hai phân bố giống nhau. Khoảng cách này không đối xứng về mặt toán học. Tính chất này phản ánh bản chất thông tin. Ứng dụng trong ước lượng sai số rất hiệu quả. Entropy chéo là khái niệm liên quan mật thiết.
6.3. Phương pháp cực đại entropy thiết kế lược đồ
Phương pháp cực đại entropy tìm phân bố tối ưu. Tối ưu trong điều kiện ràng buộc cho trước. Nguyên lý này hướng dẫn thiết kế lược đồ số. Lược đồ kết quả bảo toàn tính chất vật lý. Ổn định được đảm bảo thông qua nguyên lý entropy. Phương pháp này kết nối lý thuyết với thực hành. Ước lượng phi tham số mở rộng khả năng ứng dụng.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (167 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộSTABILITY AND ERROR ESTIMATION USING ENTROPY FUNCTIONS A DISSERTATION SUBMITTED TO THE PROGRAM IN SCIENTIFIC COMPUTING AND COMPUTATIONAL MATHEMATICS AND THE COMMITTEE ON GRADUATE STUDIES OF STANFORD UNIVERSITY IN PARTIAL FULFILLMENT OF THE REQUIREMENTS FOR THE DEGREE OF DOCTOR OF PHILOSOPHY Melissa D. Aczon December 2006 UMI Number: 3242513 INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted. Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction. In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted.
Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion. ® UMI UMI Microform 3242513 Copyright 2007 by ProQuest Information and Learning Company. All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code.
ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 © Copyright by Melissa D. Aczon 2007 All Rights Reserved ii I certify that I have read this dissertation and that, in my opinion, it is fully adequate in scope and quality as a dissertation for the degree of Doctor of Philosophy. a“ got Gerritsen) Principal Adviser I certify that I have read this dissertation and that, in my opinion, it is fully adequate in scope and quality as a dissertation for the degree of Doctor of Philosophy.
2274-60 Mat (Robert Street) I certify that I have read this dissertation and that, in my opinion, it is fully adequate in scope and quality as a dissertation for the degree of Doctor of Philosophy. x2 fee (Doron Levy) Cf Approved for the University Committee on Graduate Studies. 1H Abstract We have two main objectives in this dissertation: (i) to analyze the splitting mechanism behind entropy stable finite difference approximations of conservative systems; and (ii) to investigate global error estimation for nonlinear, hyperbolic partial differential equations. For symmetrizable systems of conservation laws, Olsson used entropy functions to obtain rigorous stability estimates for a family of finite difference schemes that approximate the original equations [Ols95c].
A key element behind the estimates and the resulting schemes is a splitting process which uses an entropy function to recast the flux derivative into a skew-symmetric form. Gerritsen applied the splitting concept to the compressible Euler equations [Ger96a]. We studied the splitting process through a parameter which defines both the schemes and the family of entropy functions that was used by Gerritsen and Olsson for the Euler equations. Our analysis of this parameter enabled us to compare the schemes’ behaviors relative to each other.
Our results demonstrate the existence of an optimal value which minimizes errors. Both our theoretical analysis and computational examples show advantages of using the split schemes over their un-split counterparts. These benefits include greater accuracy and efficiency for the solution algorithm, and longer periods of integration. We also illustrate the split schemes’ ability to compute the entropy solution when discontinuities (of different types) exist.
Our analysis of both the stability estimates and entropy errors provides insights into these behaviors. We also derived an error estimate for the entropy function of symmetrizable hyperbolic sys- tems. Like classical estimates for the computational error, the estimate for the entropy error reflects an accumulation of local truncation errors. We show that the computational and entropy errors converge in a similar fashion.
Therefore, the entropy error estimate can be used to monitor and control global accuracy. Since the entropy error estimate utilizes variables already computed by the discretization kernel, it does not add any substantial cost to the solution algorithm. We also demonstrate the feasibility of using the entropy error estimate as a monitor function for local grid adaption purposes. iv Acknowledgements Many people have supported, influenced and enriched me over the years.
It is my pleasure to acknowledge them, especially the following: e Margot Gerritsen — 1 do not know how I could have done this without you. You introduced me to the HPCC project. You answered so many questions I had, even the seemingly inconsequential, and from afar. Then you challenged and pushed my understanding to levels beyond what I had imagined.
Words are inadequate to express how truly grateful I am to you. Cheers! e Joseph Oliger — You supported and grounded me for so many years. Thank you for sharing your time and pearls of wisdom. I feel privileged to have known and worked with you.
e Doron Levy and Robert Street — Thank you for all the time you spent answering my ques- tions and reading my thesis. e Pelle Olsson and Berti! Gustafsson — Thank you for answering my questions and sharing your insights with me. e Gene Golub and Walter Murray — You admitted me to a very special program. Thank you for fostering a wonderful learning environment, and for making sure that I finish.
e My family, especially my parents — Your belief in me has continued to give me strength and fue] my determination. To my friends, former SCCM and Stanford students — do I thank or curse you for providing all those distractions, from volleyball marathons to cooking adven- tures? Okay, thank you for helping me keep my sanity. All of you are constant reminders that there is so much more to life than matrices and PDEs. e Clifford Stein — You are everything to me, from my technical administrator to my emotional rock.
There is no one whose patience, understanding, intelligence and integrity I admire more than I do yours. Above all, I treasure your love, for it continues to carry me through life. I wish to thank the National Science Foundation, whose grant (2DMA444) partially supported this work. Finally, I wish to dedicate this work to the memory of Stavros Busenberg, my undergraduate math mentor and advisor.
He introduced me to a new world filled with adventures I had never before imagined. He challenged and encouraged me. His joyful and passionate embrace of life — from its simple delights to its deep mathematical conundrums — has continued to inspire me over the years, especially when I have doubted my paths. vi Contents Abstract iv Acknowledgements Y 1 Introduction 1 1.1 Background and Motivation .2 Stability and Error Estimation.
Q Q HQ eee eee 2 1.1 Computational Efficiency: Grid Adaption.2 Reliability: Overall Robustness of Simulation.3 Grid Quality and Control. ee 3 143 Scope of Dissertation. Q HQ HH ko 4 1.4 Overview and Summary of Results. es 5 2 The Analytic Problem and Numerical Scheme 2.1 The Analytic Problem and Well-posednes.
HH gà gà kà k Ra 2. 1n nh h TH A4 ee ee 11 2.3 Hyperbolic Conservation Laws.4 Well Posedness Through Entropy Functions. eee ee es 18 24. Q Q ee ee ee 19 vii 2.2 Energy Estimates for the Analytic Solution.
Entropy Well-posedness. ee ee eee 23 2.5 Nonlinear Stability Through Entropy. eee ee ee 26 2.1 The Semi-discrete System .2 Generalized Stability Estimates .6 The Numerical Scheme.00 0c Q eee ee eee 32 2.1 Semi-discrete Form.2 Time-stepping Methods .3 Numerical Boundary Condilons.7 Euler Test Problems.1 Traveling Isentropic Vortex.2 Advection of Density Wave (Hump). HQ HQ HQ nạ n kg kh k kia 36 Effect of Splitting Parameter 39 3.2 Numerical Comparisons of Local Accuracy .3 Long Time Integration 2.4 Evolution of Computational Error.
Initial-Boundary Value Problem. ó1 Entropy Conservation and Errors 64 4.1 Continuous and Semi-discrete Entropy Estimates. 64 42 Sources of Entropy Errors 2. Convergence of the Global Entropy.1 Errors Incurred by not Splitting .4 Convergence of Other Errors.4 Comparison of Split and Unsplit Entropy Erors.
Q HQ Q HQ Quà kg VN va 4.5 Discontinuities and the Entropy Solution. HQ HQ và ee "` )''° “d4. Euler System: Contact Discontinuity .1 Linearized Error Estimates.2 Cockburn and Gau’s Estimate for Scalar Equations. Entropy Error Estimate for Systems .1 Convergence of Errors: Smooth Case.
Convergence of Errors: Non-Smooth .4 Global Error Estimation.5 On the Sharpness of the Entropy Error Estimate.1 Effectof Norm Used. 2 ee ee ee 119 5.6 Local Error Estimation ©.1 Local Comparisons of Errors.2 Comparison of Some Monitor Functions.1 Entropy Stability and Splitting .2 Error Estimation with Entropy Functions.0 eee eee 130 The Euler Equations of Gasdynamics A.l The Conservative Form.2 Linearized Equations and Simultaneous Symmetrization. 6 6 HH HH Quà v. Q Q Q Q HH go 1X B_ Difference Operators 139 B.1 Spatial Operators D and Corresponding & Norms CS — .- 139 C Local Truncation and Residual Errors 142 C.1 Richardson Extrapolation CS SS SS SS 144 References 146 List of Tables 2.1 2D Vortex, RK-TVD: r;, corresponding to Da,D¿,CFL=01.2 2D Vortex, RK-TVD: 7; corresponding to 2Da,D¿,CEL=035.3 1D, Heun’s: rg corresponding to D4, Dg, CTEFL=0.4 2D Vortex, Heun’s: r; corresponding to Da, Dạ, CFLEO.5 2D Vortex, Forward Euler: r¿ corresponding to Đa, Dg, CFL=0.1 Stopping Times: 1D hump, RK-TVD,Order=6,N=Z2l.2 Stopping Times: 2D Vortex, RK-TVD, Order=6,N=2l.3 Break Times 7,: RK-TVD, Vortex strengthe =6.1 ry(€4(Gj)) and ef: ID Hump, Dạ, N=40,T=0.2 ry(En (ô¿)) and ef’: 1D Hump, Ds, W=20,T=05.3 r¿(En (64) and ef’: 2D Vortex, Dạ, N= 40, T=0.4 r¿(En (ô;)) and ey: 2D Vortex, Dạ, N= 20, T=0Ú.5 Convergence Order: 1D Hump, RK-TVD, D2, T=0.6 Convergence Order: 2D vortex, Dạ, 7 =0.7 €,(&;) and ey: ID,pfƒ, Dạ, N=100,T=O1 .9 rg: Rarefaction; No = 20, Dp, CFL=0.10 r„: Shock; No = 20, Dạ, CFL=0.11 rg: 1D, RK-TVD-3, CFL=0.12 Rarefaction 1: Cr with U, = 0, Up =1, Ax =0.13 Rarefaction 2: Cr with U; = —1, Ur = 1, Ax=0.14 Shock 1: Cr with Up = 1, Up = —1, Dạ, CFL=05 2.15 Shock 1: Cr with Up =1, Ur =—1, Dạ,CFL=08.16 Shock location for each vụ: Up = 1, UR=0, Da.17 Shock 2: Cr with Ứy = 1, Ur =0, Dạ, CFL=0.
ee ee ee 101 4.18 Shock 2: Cr with U, = 1, Up =0, D4, CFL=08 2.19 Shock 3 Cr with U, = 3 Up = 1, Dạ, CFL=0.20 Shock 3 Cr with U, = 3 Ủa = 1, Dạ, CFL=05.21 Shock locations for each v„(7): Up = 3, Us=1,Da,T=04.22 Comparison of Cr: py = 10.1 Convergence Comparison of computational and entropy errors .2 Convergence Comparison of computational and entropy errors .3 Convergence Comparison of computational and entropy errors .4 Convergence Comparison of computational and entropy errors. eee 122 Xil List of Figures 3.1 c¡ and ca as functions of &@ 2. QC Q LH Q HH ng Q2 vkv v2 40 3.2 Behavior of |p*| as a function ofÔ_.3 Spectral Radius Behavior.4 Behavior of gt Am.5 ID: Ì|rs||~ and ||tụ ||~ : pậ, © = 2, various vo, Ö. and ||ty || 92, De, N = 40, low strengthe.
pạ, De, N= 40, highe values .17 lle(t;6) ||, v = (1,0), Order=4, N=40, CFL=0.19 llcứ: &) ||, v = (1,0), Order=6, N=40, CFL=0.24 ||e(&)|| 1D hump, T=30; Order=6, CFL =0.25 ||@(&) || 2D hump, Order=6, CFL= 0.26 lle(&)l| p¥, Order=4,CFL=0.27 lle(&)|| pi, Order=4, CFL =0.1 Erp — 1D, RK-TVD, Dạ, N=80,TH=1.2 e¡(ô; Ar) /A% - 1D, RK-TVD, De, N=80,T=10.3 En, - ID, RK-TVD, Dạ, N=80, T= 1Ú.4 Erp - RK-TVD, Do, N= 80, T=10.5 &4 (6; Ar) /fiỆ — 1D, RK-TVD, Dp N= 80, T=10.6 &n, - ID, RK-TVD, Dg, N= 80, T=10. eee ee eee 82 4.7 Erg — 1D, Heun, Dạ, N= 80, TH1.8 e(G; At) /ñỂ — ID, Heun, Dg, N=80, T=1.9 En, — 1D, Heun, Ds, N=80, T=1.10 Err — 1D, Heun, Dg, N=80, T=10.11 £5 (6; Ar) /ñỆ - 1D, Heun, Ds, W= 80, T=10.13 Erg — 2D Vortex, RK-TVD-3, De, N=40,7=10.14 €4 (6; At) /fiỆ - 2D Vortex, RK-TVD-3, Ds, N=40,7=10.15 en, - 2D Vortex, RK-TVD-3, Dg, N=40,T7=l0.16 Erp — 2D Vortex, RK-TVD-3, Dạ, N=40,T7=30.17 e¡ (ô; At) /ñỆ - 2D Vortex, RK-TVD-3, Ds, N=40,T7=30.18 En, - 2D Vortex, RK-TVD-3, Dp, N=40, T=30 2.19 Erg — 2D Vortex, Heun, Dg, N=40,T=10 ee ©.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Ổn định và ước lượng sai số dùng hàm entropy" nghiên cứu về vấn đề gì?
Luận án tiến sĩ phân tích ổn định và ước lượng sai số dùng hàm entropy. Nghiên cứu phương pháp sai phân hữu hạn entropy ổn định cho hệ phương trình bảo toàn và phương trình Euler.
Luận án "Ổn định và ước lượng sai số dùng hàm entropy" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại stanford university. Năm bảo vệ: 2006.
Luận án "Ổn định và ước lượng sai số dùng hàm entropy" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Ổn định và ước lượng sai số dùng hàm entropy" thuộc chuyên ngành Scientific Computing and Computational Mathematics. Danh mục: Toán Ứng Dụng.
Luận án "Ổn định và ước lượng sai số dùng hàm entropy" có bao nhiêu trang?
Luận án "Ổn định và ước lượng sai số dùng hàm entropy" có 167 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Ổn định và ước lượng sai số dùng hàm entropy" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.