We consider here a cell-centered finite difference approximation of the Richards equation in three dimensions, averaging for interface values the hydraulic conductivity $K=K(p)$, a highly nonlinear function, by arithmetic, upstream, and harmonic means. The nonlinearities in the equation can lead to changes in soil conductivity over several orders of magnitude and discretizations with respect to space variables often produce stiff systems of differential equations. Fully implicit time discretization is provided by backward Euler one-step formula; the resulting nonlinear algebraic system is solved by an inexact Newton Armijo-Goldstein algorithm, requiring the solution of a sequence of linear systems involving Jacobian matrices. We prove some new results concerning the distribution of the Jacobians eigenvalues and the explicit expression of their entries. Moreover, we explore some connections between the saturation of the soil and the ill-conditioning of the Jacobians. The information on eigenvalues justifies the effectiveness of some preconditioner approaches which are widely used in the solution of the Richards equation. We propose a new software framework to experiment with scalable and robust preconditioners suitable for efficient parallel simulations at very large scales. Performance results on a literature test case show that our framework is very promising in the advance towards realistic simulations at extreme scale.


翻译:我们在这里考虑的是理查德方程式三个维度的以细胞为中心的有限差异近似值, 平均界面值为液压导量 $K=K(p)$, 一种高度非线性功能, 通过算术、 上游和口音等手段。 方程式中的非线性能可能导致土壤传导性的变化, 空间变量的大小和分解导致土壤传导性的变化。 完全隐含的时间分解由落后的 Euler 单步公式提供; 由此产生的非线性代数系统由非线性牛顿 Armijo- Goldstein 算法解决, 需要解决涉及Jacobian 矩阵的线性系统序列。 我们证明关于Jacobian eigen值分布及其条目的清晰表达的一些新结果。 此外, 我们探索土壤饱和度和度与Jacobian 方程式的错误调节之间的某些联系。 有关egenvalent 时间分解由落后的Eumber 单步公式提供; 由此产生的非线性代代代代代代代代数系统系统通过不一行法的牛顿 。 我们提议一个新的软件框架, 实验性框架, 实验要用一个涉及Jacocobians prillable imillable eximilling eximactalalal ex eximal eximal ex ex ex ex ex ex exal ex exitalital sual sual ex suless sules sual sual ex ex sualital

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
28+阅读 · 2021年8月2日
专知会员服务
25+阅读 · 2021年4月2日
专知会员服务
41+阅读 · 2020年12月18日
Fariz Darari简明《博弈论Game Theory》介绍,35页ppt
专知会员服务
106+阅读 · 2020年5月15日
【阿尔托大学】图神经网络,Graph Neural Networks,附60页ppt
专知会员服务
179+阅读 · 2020年4月26日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
57+阅读 · 2019年10月17日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
11+阅读 · 2019年5月6日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Arxiv
22+阅读 · 2022年2月4日
VIP会员
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
ICLR2019最佳论文出炉
专知
11+阅读 · 2019年5月6日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Hierarchical Disentangled Representations
CreateAMind
4+阅读 · 2018年4月15日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员