求解鞍点问题的迭代方法

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论文针对鞍点问题的求解分析了一些典型的快速算法.并通过详细真实的数值实验结果分析了每一种算法的优缺点.鞍点问题一般是由Navier-Stokes方程,Oseen方程或对流扩散方程引出的(参见第二章).论文中应用了两种离散鞍点问题的方法,一种是低阶混合协调有限元方法,另一种是M.A.C格式的有限差分法.由这两种方法得到两种线性系统,一种是稳定化的线性系统,另一种是稳定的线性系统.它们的系数矩阵都是块矩阵,区别是,在稳定的线性系统中,系数矩阵的右下角的块是零矩阵,在稳定化的线性系统中,系数矩阵的右下角的块是对称负半定的矩阵.我们修正了一个有关奇异值变分表示定理的不完整的表述;证明了Uzawa算法解稳定化的线性方程组的收敛性,得到与[7]几乎相同的收敛性结论;针对解系数矩阵是非对称的线性方程组提出Uzawa算法与GMRES算法相结合的算法;把[19]提出的解对称问题的预条件推广到解非对称的鞍点问题;简化了[20]中的解非对称鞍点问题的预条件,指出[19]与[20]中讨论的预条件实质上是一样的.以上提到的算法可以归结为三类:一类是Uzawa类型的算法,一类是定常迭代法,一类是预条件的GMRES方法.我们通过数值实验详细地分析了每一种方法的收敛特性以及对参数θ,m,k的敏感性并得出一些结论.最后,我们多角度比较了不同算法解同一问题时的收敛结果,给出一些结论.
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