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数值示例

我们呈现了一个易于复现的小型示例的结果。 该示例取自[28]中的测试矩阵集合。

我们考虑了BFW782 [28]这一阶数为782的有界细线介质波导广义特征问题。此问题源于对填充有介质和PEC结构的矩形波导的麦克斯韦方程进行有限元离散化,用于传播模式和磁场分布。生成的矩阵A是非对称的,而矩阵B是正定的。特别关注的是具有正实部的广义特征值 (\alpha,\beta)(即,\mathfrak{Re}(\alpha/\beta)\geq 0)及其对应的特征向量。

对于此问题,参数设置为\tau=2750.0k_{\max}=5,以及\epsilon=10^{-9}。在前几步,直到第一个残差的大小小于10^{-6},我们在修正方程中用(1,\tau)替换(\zeta,\eta)(如注释(36)所述)。

计算得到的广义特征值,表示为\alpha/\beta,列于表8.1中。通过算法8.1,我们发现了所有四个正广义特征值。



表8.1: BFW782的五个广义特征值,由Jacobi-Davidson QZ计算
-1.1373e+03
5.6467e+02
1.2634e+03
2.4843e+03
2.5233e+03

图8.1:BFW782的收敛历史。
图8.1:BFW782的收敛历史。



表8.2: BFW782的结果汇总。
 修正方程的方法  
JD迭代 矩阵向量乘积 \mathrm{flops}\times 10^6
GMRES_{1} 143 143 67
GMRES_{10} 37 233 31.7
Bi-CGSTAB(2) 32 429 38.8

收敛历史绘制于图8.1。我们通过以下方法求解修正方程:(1) 简单地将t取为-\hat r,记为GMRES_{1};(2) 使用最多10步的全GMRES [389],记为GMRES_{10};(3) 使用最多100次矩阵乘法的Bi-CGSTAB(2) [409](Bi-CGSTAB指双共轭梯度稳定法)。我们未使用预处理(K=I)。作为修正方程迭代方法的停止准则,我们使用了在第\ell次Jacobi-Davidson迭代中残差减少2^{-\ell}或达到最大允许迭代次数。结果汇总见表8.2。我们看到,对于GMRES_{10}和Bi-CGSTAB(2),Jacobi-Davidson QZ方法收敛得相当好。需要注意的是,尽管看起来只计算了四个广义特征值,实际上计算了五个:两个相对接近的最右边广义特征值在同一次Jacobi-Davidson迭代中被发现。



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Susan Blackford 2000-11-20