This work proposes a general strategy for solving possibly nonlinear problems arising from implicit time discretizations as a sequence of explicit solutions. The resulting sequence may exhibit instabilities similar to those of the base explicit scheme, which can be mitigated through Anderson acceleration. The approach uses explicit fixed-point subiterations for nonlinear problems, combined with Anderson acceleration to improve convergence and computational efficiency. Its usability and scalability are verified on three nonlinear differential equations. An error analysis is presented to establish the expected properties of the proposed strategy for both time and space-time formulations. Several examples illustrate the simplicity of the implementation and reveal the influence of parameter choices. The method proves simple to implement and performs well across a range of problems, particularly when matrix assembly is expensive or a good preconditioner for the implicit system is unavailable, such as in highly convective fluid flows. This work formalizes the delay of implicit terms in time discretization, provides a concise error analysis, and enhances the approach using Anderson acceleration. The results are encouraging and well supported by existing theory, laying the groundwork for further research.


翻译:本文提出了一种通用策略,用于将隐式时间离散化产生的可能非线性问题转化为显式解序列进行求解。所得序列可能表现出与基础显式格式类似的不稳定性,可通过安德森加速法加以缓解。该方法对非线性问题采用显式定点子迭代,并结合安德森加速以提升收敛性和计算效率。通过在三个非线性微分方程上的验证,证实了该方法的实用性与可扩展性。本文给出了误差分析,以确立所提策略在时间格式和时空格式中的预期性质。多个算例说明了实现的简便性,并揭示了参数选择的影响。该方法实现简单,在各类问题中表现良好,尤其适用于矩阵组装成本高昂或隐式系统缺乏有效预条件子的场景(如强对流流体问题)。本研究形式化了时间离散中隐式项的延迟处理,提供了简洁的误差分析,并利用安德森加速法改进了原方法。所得结果令人鼓舞且与现有理论相符,为后续研究奠定了基础。

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