In this paper, we investigate tensor based nonintrusive reduced-order models (ROMs) for parametric cross-diffusion equations. The full-order model (FOM) consists of ordinary differential equations (ODEs) in matrix or tensor form resulting from finite-difference discretization of the differential operators by taking the advantage of Kronecker structure. The matrix/tensor differential equations are integrated in time with the implicit-explicit (IMEX) Euler method. The reduced bases, relying on a finite sample set of parameter values, are constructed in form of a two-level approach by applying higher-order singular value decomposition (HOSVD) to the space-time snapshots in tensor form, which leads to a large amount of computational and memory savings. The nonintrusive reduced approximations for an arbitrary parameter value are obtained through tensor product of the reduced basis by the parameter dependent core tensor that contains the reduced coefficients. The reduced coefficients for new parameter values are computed using radial basis function (RBF) interpolation. The efficiency of the proposed method is illustrated through numerical experiments for two-dimensional Schnakenberg and three-dimensional Brusselator cross-diffusion equations. The spatiotemporal patterns are accurately predicted by the reduced-order models with speed-up factors of orders two and three over the full-order models.


翻译:在本文中,我们调查了用于参数交叉扩散方程式的基于无侵扰性减序模型(ROMs),全序模型(FOM)包括因利用克罗涅克结构,使不同操作者有一定差异而以矩阵或强度形式分解的普通差分方程式(ODEs),利用克罗内克尔结构的优势,使不同操作者以矩阵或强度形式分解。矩阵/超度差方程式及时与隐含式(IMEX)变压法相结合。依靠一组参数的有限抽样参数值的减值基数,以两级方法的形式构建,将单值超值分解法(HOSVD)应用到高端时速截图(OISVD)中,从而导致大量计算和记忆的节省。对于任意参数值的无侵扰减缩近似值,通过含有较低系数的参数核心强(IMEX)的变压核心(IMEX)方法。新的参数值的减值系数根据辐射基(RBF)的跨级函数计算。拟议方法的效率通过二维级模型和三维级的预测模型,通过二维级的预测模型,通过二维级的预测模型展示。

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