粘塑性海冰模型的鲁棒高效原始对偶 Newton-Krylov 求解器
数值分析
2022-12-28 v2 数值分析
最优化与控制
摘要
我们提出了一种用于粘塑性（viscous-plastic）海冰模型的 Newton-Krylov 求解器。这种本构关系常用于气候模型中描述海冰的材料特性。由于动量方程中材料定律引入的强非线性，开发快速、鲁棒且可扩展的求解器仍是一项重大挑战。本文中，我们针对隐式时间离散的动量方程提出了一种新颖的原始对偶 Newton 线性化方法。与现有方法相比，它收敛更快且对网格加密更鲁棒，从而能够在高分辨率下实现数值收敛的海冰模拟。结合用于含强变化系数线性化系统的代数多重网格预条件 Krylov 方法，所得求解器具有良好的可扩展性并可用于并行。我们给出了两个具挑战性测试问题的实验，并研究了多达 840 万空间未知量问题的求解器性能。
引用
@article{arxiv.2204.10822,
title = {Robust and efficient primal-dual Newton-Krylov solvers for viscous-plastic sea-ice models},
author = {Yu-hsuan Shih and Carolin Mehlmann and Martin Losch and Georg Stadler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.10822},
year = {2022}
}
备注
18 pages, 7 figures