Předpodmínění lineárních soustav získaných diskretizací Navierových-Stokesových rovnic pomocí isogeometrické analýzy

Abstract

Tato práce se zabývá iteračním řešením sedlobodových soustav lineárních algebraických rovnic získaných diskretizací Navierových--Stokesových rovnic pro nestlačitelné proudění pomocí isogemetrické analýzy (IgA). Konkrétně se zaměřuje na předpodmiňovače pro krylovovské metody. Jedním z cílů práce je prozkoumat efektivitu moderních blokových předpodmiňovačů pro různé isogeometrické diskretizace, tj. pro B-spline bázové funkce různého stupně a spojitosti, a poskytnout přehled o jejich chování v závislosti na různých parametrech úlohy. Hlavním cílem je na základě této studie navrhnout vhodný přístup k řešení těchto soustav s případnými úpravami, které by zlepšily vlastnosti dané metody pro soustavy získané isogeometrickou analýzou.

Práce má dvě části. V první části jsou představeny úlohy pro nestlačitelné vazké proudění a metoda diskretizace pomocí isogeometrické analýzy. Dále uvádíme podrobný přehled metod řešení sedlobodových soustav lineárních rovnic, ve kterém se zaměřujeme především na blokové předpodmiňovače.

Druhá část je věnována numerickým experimentům. Provádíme srovnání vybraných předpodmiňovačů pro několik stacionárních a nestacionarních úloh ve dvou a třech dimenzích. Zvláštní pozornost je věnována aproximaci matice hmotnosti, jejíž volba se ukazuje být v kontextu IgA důležitá, a okrajovým podmínkám pro PCD předpodmiňovač. Navrhujeme vhodnou kombinaci varianty PCD, okrajových podmínek a jejich škálování, abychom získali efektivní předpodmiňovač, který je robustní vzhledem k stupni a spojitosti diskretizace. V mnoha případech se tato volba ukazuje jako nejefektivnější z uvažovaných metod.