1 / 8 Next Page
Information
Show Menu
1 / 8 Next Page
Page Background

4

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 2

УДК 519.688

DOI: 10.18698/1812-3368-2017-2-4-11

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФОРМАТОВ ХРАНЕНИЯ РАЗРЕЖЕННЫХ МАТРИЦ

ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

А.И. Богоявленский

albg83@yandex.ru

Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского Министерства обороны

Российской Федерации, Санкт-Петербург, Российская Федерация

Аннотация

Ключевые слова

Применение метода конечных элементов сводит краевую

задачу для уравнения в частных производных к решению

системы линейных алгебраических уравнений в матрич-

ной форме. По построению, матрица коэффициентов

системы линейных алгебраических уравнений (также

называемая матрицей жесткости) является разреженной.

Выделение памяти для хранения разреженной матрицы

коэффициентов в полной форме оказывается чрезвы-

чайно неэффективным решением, в некоторых случаях

делающим использование метода конечных элементов

невозможным вследствие ограничений по доступной

памяти. Существует ряд форматов представления разре-

женных матриц, предназначенных для их хранения и

использования с максимальной эффективностью. Из-

вестные реализации таких форматов, как

CCS

(

compressed

column storage

) разработаны в предположении, что со-

храняемая матрица доступна в полной форме, и

CCS

создается из нее. Предложена дополнительная структура

данных и алгоритмы, позволяющие инициализировать

CCS

до начала сборки матрицы коэффициентов с тем,

чтобы собирать матрицу коэффициентов с записью

ненулевых коэффициентов непосредственно в формате

CCS

, минуя стадию инициализации матрицы коэффици-

ентов в полной форме

Метод конечных элементов,

разреженные матрицы, форма-

ты хранения разреженных

матриц

Поступила в редакцию 18.08.2016

©МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017

Введение.

Система линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) для

n

неиз-

вестных в матричной форме записывается как

,

Kx f

(1)

где

K

— матрица коэффициентов СЛАУ размерностью

;

n n

x

— вектор неиз-

вестных;

f

— вектор правой части.

Система линейных алгебраических уравнений вида (1) с разреженной мат-

рицей коэффициентов имеет место при решении краевой задачи для уравнения

в частных производных методом конечных элементов (МКЭ). При использова-

нии МКЭ для расчетной области генерируется сетка — совокупность распреде-