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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2007.tde-22072007-212201
Documento
Autor
Nome completo
Fábio Henrique Pereira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2007
Orientador
Banca examinadora
Nabeta, Silvio Ikuyo (Presidente)
Dias, Carlos Alberto Nunes
Mesquita, Renato Cardoso
Silva, Viviane Cristine
Verardi, Sérgio Luís Lopes
Título em português
O método multigrid algébrico na resolução de sistemas lineares oriundos do método dos elementos finitos.
Palavras-chave em português
Matrizes esparsas
Método dos elementos finitos
Método multigrid algébrico
Métodos iterativos
Pré-condicionadores
Sistemas lineares
Wavelets
Resumo em português
Este trabalho propõe uma nova abordagem, baseada em wavelets, para o método Multigrid Algébrico (WAMG). Nesta nova abordagem, a Transformada Discreta Wavelet é aplicada na matriz de coeficientes do sistema linear gerando uma aproximação dessa matriz em cada nível do processo de multiresolução. As vantagens da nova abordagem, que incluem maior facilidade de paralelização e menor tempo de montagem, são apresentadas com detalhes e uma análise quantitativa de convergência do método WAMG é realizada a partir da sua aplicação em problemas testes. O WAMG também é testado como pré- condicionador para métodos iterativos no subespaço de Krylov na análise magnetostática e magnetodinâmica (regime permanente senoidal) pelo Método dos Elementos Finitos, e em matrizes esparsas extraidas das coleções Matrix Market e da Universidade da Flórida. São apresentados resultados numéricos comparando o WAMG com o Multigrid Algébrico tradicional e com os pré-condicionadores baseados em decomposições incompletas de Cholesky e LU.
Título em inglês
The algebric multigrid method for solving linear systems issued from the finite element method.
Palavras-chave em inglês
Algebric multigrid method
Finite element method
Linear system
Preconditioners
Sparse matrix
Wavelet transform
Resumo em inglês
In this work we propose a wavelet-based algebraic multigrid method (WAMG) as a linear system solver as well as a prediconditioner for Krylov subspace methods. It is a new approach for the Algebraic Multigrid method (AMG), which considers the use of Discrete Wavelet Transform (DWT) in the construction of a hierarchy of matrices. The two-dimensional DWT is applied to produce an approximation of the matrix in each level of the wavelets multiresolution decomposition process. The main advantages of this new approach are presented and a quantitative analysis of its convergence is shown after its application in some test problems. The WAMG also is tested as a preconditioner for Krylov subspace methods in problems with sparse matrices, in nonlinear magnetic field problems and in 3D time-harmonic Electromagnetic Edge-based Finite Element Analysis. Numerical results are presented comparing the WAMG with the standard Algebraic Multigrid method and with the preconditioners based on the incomplete Cholesky and LU decompositions.
 
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Data de Publicação
2007-08-20
 
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