A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
A parallel domain decomposition method for the Helmholtz equation in layered media (2019)

Heikkola, E., Ito, K., & Toivanen, J. (2019). A parallel domain decomposition method for the Helmholtz equation in layered media. SIAM Journal on Scientific Computing, 41(5), C505-C521. https://doi.org/10.1137/18M1230906

JYU-tekijät tai -toimittajat

Julkaisun tiedot

Julkaisun kaikki tekijät tai toimittajat: Heikkola, Erkki; Ito, Kazufumi; Toivanen, Jari

Lehti tai sarja: SIAM Journal on Scientific Computing

ISSN: 1064-8275

eISSN: 1095-7197

Julkaisuvuosi: 2019

Volyymi: 41

Lehden numero: 5

Artikkelin sivunumerot: C505–C521

Kustantaja: Society for Industrial and Applied Mathematics

Julkaisumaa: Yhdysvallat (USA)

Julkaisun kieli: englanti

DOI: https://doi.org/10.1137/18M1230906

Julkaisun avoin saatavuus: Ei avoin

Julkaisukanavan avoin saatavuus: 

Julkaisu on rinnakkaistallennettu (JYX): https://jyx.jyu.fi/handle/123456789/93687

Tiivistelmä

An efficient domain decomposition method and its parallel implementation for the solution of the Helmholtz equation in three-dimensional layered media are considered. A modified trilinear finite element discretization scheme is applied to the equation system leading to fourth-order phase accuracy and thereby reducing the pollution error considerably. The resulting linear system is solved with the GMRES method using a multiplicative nonoverlapping domain decomposition preconditioner with layers defining the subdomains. This right preconditioner is constructed by embedding each layer into a rectangular domain and by employing a fast direct solver. Due to the construction of the preconditioner the iterations can be reduced to a subspace corresponding to the interfaces between the layers. Numerical experiments with several test cases demonstrate the effectiveness and scalability of the proposed method and ability to solve large-scale problems with up to billions of unknowns.

YSO-asiasanat: osittaisdifferentiaaliyhtälöt; numeerinen analyysi; iterointi; sovellettu matematiikka; geologia; tomografia

Vapaat asiasanat: domain decomposition method; geological survey; Helmholtz equation; preconditioned iterative method; ultrasonic tomography

Liittyvät organisaatiot

Hankkeet, joissa julkaisu on tehty

OKM-raportointi: Kyllä

Raportointivuosi: 2019

JUFO-taso: 3