课题基金 / 基金详情

基于电磁散射的大规模连续线性系统的高性能算法

批准号:
12071062
项目类别:
面上项目
资助金额:
52.0 万元
负责人:
荆燕飞
依托单位:
学科分类:
数值代数
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
荆燕飞

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
本项目旨在加强计算电磁学领域的重要基础矩阵计算问题研究,设计高性能迭代算法以降低计算复杂度。针对电磁散射计算中大规模连续线性系统的系数矩阵规模大、求解难度高以及右端向量个数多带来的算法不稳定性等因素,以离散电磁散射频域中麦克斯韦方程组的边界元方法作为切入点,拟深入挖掘应用特征,并转化成数学上可描述的特点,构造高效求解多个右端向量同时给定和分时给定两种情形的大规模线性系统的块Krylov子空间方法和预条件技术,发展子空间方法的随机化算法,并运用强化学习算法的思想研究相应最优参数选取问题。
英文摘要
This project aims to strengthen the study of important fundamental matrix computational problems in the field of computational electromagnetics, and to design high-performance iterative algorithms to reduce the computational complexity. Taking into consideration the factors of large scale of the coefficient matrix, high difficulty of system solving, and algorithm instability caused by the large number of right-hand vectors, we plan to deeply exploit application features based on the boundary element method for discretizing the Maxwell equations in electromagnetic scattering in the frequency domain, and characterize them mathematically for the purpose of constructing block Krylov subspace methods and preconditioning techniques for solving large-scale linear systems with both cases of simultaneously given right-hand sides and right-hand sides given in sequence. Furthermore, we will develop randomized algorithms associated with subspace methods, and handle the optimal parameter selection problem using the idea of reinforcement learning algorithm.
求解一个或一系列具有多个右端向量大规模线性方程组的问题已成为许多科学与工程计算中的模型问题求解过程中的一个突出的重要问题,并对实时计算和高精度分析提出了挑战。本项目旨在研究和开发高效的子空间方法,用于求解偏微分方程(组)离散后的大规模线性方程组,并将该类方法应用于电磁学计算等问题中。研究重点包括微分方程(组)离散化方法、子空间迭代法及预处理子构建与优化、求解器智能选择算法,以及算法在电磁计算等中的应用。在离散化方法及其应用研究方面,设计用于求解抛物型偏微分方程的时间并行的耦合非对称配置无网格方法,并给出了一种二元多重二次曲线拟插值方法用于计算2维sine-Gordon方法。在子空间算法和理论及其应用研究方面,开发了求解多右端项的连续线性方程组的循环块GMRES方法。针对连续变系数多右端项线性方程组系数矩阵谱相似特点,突破了IB-BGMRES-DR方法对于循环子空间和基于残量构造的解搜索子空间联合构成Krylov子空间的约束条件,通过重构块Arnoldi-型关系式解决了这一关键难题,设计了IB-BGCRO-DR方法,实现了多个层面的性能进展。此外,开展了Krylov求解器智能选择研究,根据求解器的性能和线性系统的系数矩阵特征搭建数据库,提出了一种新的矩阵特征选择策略,通过机器学习模型预测精度验证方法有效性。研究成果的应用前景广泛,算法已经成功应用于求解计算电磁模拟等工程计算问题。项目组共发表了11篇研究论文和1篇研究报告,并培养(了)4名博士生和17名硕士生。
基于电磁散射的多右端向量线性方程组的块Krylov子空间方法
  • 批准号:
    11201055
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    荆燕飞
  • 依托单位:
Krylov子空间方法及在电磁散射计算中的应用
  • 批准号:
    11126103
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
  • 资助金额:
    3.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    荆燕飞
  • 依托单位:
国内基金
海外基金