The research of two-level overlapping Schwarz (TL-OS) method based on constrained energy minimizing coarse space is still in its infancy, and there exist some defects, e.g. mainly for Poisson-like problems and too heavy computational cost of coarse space construction. In this paper, by introducing appropriate assumptions, we propose more concise coarse basis functions for general Hermitian positive and definite discrete systems, and establish the corresponding TL-OS preconditioned algorithmic and theoretical frameworks. Furthermore, to enhance the practicability of the algorithm, we design two economical TL-OS preconditioners and prove that the condition number is robust with respect to the model and mesh parameters. As the first application of the frameworks, we prove that the assumptions hold for the linear finite element discretization of Poisson problem with high contrast and oscillatory coefficient. In particular, we also prove that the condition number of the economically preconditioned system is independent of the jump range under a certain jump distribution. Experimental results show that the first kind of economical preconditioner is more efficient and stable than the existed one. Secondly, we construct TL-OS and the economical TL-OS preconditioners for the plane wave least squares discrete system of Helmholtz equation by using the frameworks. The numerical results for homogeneous and non-homogeneous cases illustrate that the PCG method based on the proposed preconditioners have good stability in terms of the angular frequency, mesh parameters and the number of freedoms in each element.


翻译:基于限制能源最小化粗空空间的双层重叠Schwarz(TL-OS)方法的研究仍处于初级阶段,存在一些缺陷,例如,主要针对Poisson类问题和粗空空间建设的过高计算成本。在本文中,我们提出适当的假设,为通用Hermitian正离散系统提出更简明的粗基功能,并建立相应的TL-OS预设算法和理论框架。此外,为了提高算法的实用性,我们设计了两个经济的TR-OS直径前置参数,并证明该条件数在模型和网格参数方面是稳健健的。作为框架的首个,我们证明这些假设为Poisson问题的线性有限要素分解提供了高对比和混杂系数。我们还特别证明,经济先决条件系统的条件数目与某些拟议跳动分布下的跳动范围无关。实验结果显示,第一种经济的直径直矩(TL-OS)前置参数比现有参数更高效、更稳定。第二,我们用TR-OS和最慢的直径的平面平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方标准框架中,我们用了以最低平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方平方法的参数的参数的参数的参数的参数的假设法框架的参数。

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