Parallel multigrid methods for parabolic partial differential equations and applications
Feng Wei Yang
Department of Mathematics University of Sussex F.W.Yang@sussex.ac.uk
1 October 2015
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 1 / 39
Parallel multigrid methods for parabolic partial differential - - PowerPoint PPT Presentation
Parallel multigrid methods for parabolic partial differential equations and applications Feng Wei Yang Department of Mathematics University of Sussex F.W.Yang@sussex.ac.uk 1 October 2015 Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 1 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 1 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 2 / 39
Journal of Computational Physics, 2015 Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 3 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 4 / 39
S.H. Lui Numerical Analysis of Partial Differential Equations, 2011 Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 5 / 39
source: nkl.cc.u-tokyo.ac.jp Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 6 / 39
Finest grid Coarsest grid Grid level 1 Grid level 2 Grid level 3 Grid level 4 x y
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 7 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 8 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 9 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 10 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 11 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 12 / 39
boundary
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 13 / 39
Finest grid Coarsest grid Grid level 1 Grid level 4
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 14 / 39
Gaskell et al. Int. J. Numer. Meth. Fluids, 45:1161-1186, 2004 Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 15 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 16 / 39
i,j
i,j
i,j
i,j
Seminar at INI 1 October 2015 17 / 39
0.2 0.4 0.6 0.8 1 x 10
−5
1 2 3 4 5 t h0(t) 32x32 64x64 128x128 256x256 512x512 1024x1024
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 18 / 39
10
4
10
5
10
6
10
7
10 10
1
10
2
Average CPU time per time step (seconds). CPU time required Line with slope of 1
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 19 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 20 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 21 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 22 / 39
0.2 0.4 0.6 0.8 1 x 10
−5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 x 10
−7
Time Time step size adaptive time−stepping 1024x1024
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 23 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 24 / 39
K.N. Blazakis, A. Madzvamuse, C. Reyes-Aldasoro, V. Styles, C. Venkataraman “Whole cell tracking through the optimal control of geometric evolution laws” Journal of Computational Physics, 2015
“A robust and efficient adaptive multigrid solver for the optimal control of phase field formulations of geometric evolution laws” in review, 2015 Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 25 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 26 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 27 / 39
ǫ2 G ′(φ(x
ǫ(η(x
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 28 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 29 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 30 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 31 / 39
One time step One complete solve for the Allen-Cahn equation from t=(0,T] Intermediate grid(s) Restrict the converged solution
Fine grid for the Allen-Cahn equation Coarse grid for the adjoint equation One time step One complete solve for the adjoint equation from t=[T,0) Interpolate the computed η Start the next η iteration
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 32 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 33 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 34 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 35 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 36 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 37 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 38 / 39
Feng Wei Yang Seminar at INI 1 October 2015 39 / 39