We consider model order reduction of parameterized Hamiltonian systems describing nondissipative phenomena, like wave-type and transport dominated problems. The development of reduced basis methods for such models is challenged by two main factors: the rich geometric structure encoding the physical and stability properties of the dynamics and its local low-rank nature. To address these aspects, we propose a nonlinear structure-preserving model reduction where the reduced phase space evolves in time. In the spirit of dynamical low-rank approximation, the reduced dynamics is obtained by a symplectic projection of the Hamiltonian vector field onto the tangent space of the approximation manifold at each reduced state. A priori error estimates are established in terms of the projection error of the full model solution onto the reduced manifold. For the temporal discretization of the reduced dynamics we employ splitting techniques. The reduced basis satisfies an evolution equation on the manifold of symplectic and orthogonal rectangular matrices having one dimension equal to the size of the full model. We recast the problem on the tangent space of the matrix manifold and develop intrinsic temporal integrators based on Lie group techniques together with explicit Runge-Kutta (RK) schemes. The resulting methods are shown to converge with the order of the RK integrator and their computational complexity depends only linearly on the dimension of the full model, provided the evaluation of the reduced flow velocity has a comparable cost.


翻译:我们考虑模拟减少参数化汉密尔顿系统的指令,描述非分解现象,例如波型和运输占主导地位的问题。为这些模型制定较低的基础方法受到两个主要因素的挑战:丰富的几何结构将动态的物理和稳定性特性与当地低级别性质相混合。为了解决这些问题,我们建议,在减少的阶段空间随着时间的演变而变化时,采用非线性结构保留模型减少。本着动态低级近端精神,通过对汉密尔顿矢量场进行同步的投射,在每个下降的州近似点的正点空间上呈现出较低的动态。根据全模型解决方案的预测误差,确定一个前期误差估计数。对于减少的动态的时分分化,我们采用分解技术。在分流和或分形矩形矩形矩阵中,一个与全模型大小相等的维度。我们重新审视了矩阵中点空间的问题,并发展了以离子组合式组合组合技术为基础的时差调调差空间。 降低的基础是直流和直线计算法的精确度系统。

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