@phdthesis{Kleinsteuber2005, author = {Kleinsteuber, Martin}, title = {Jacobi-type methods on semisimple Lie algebras : a Lie algebraic approach to numerical linear algebra}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-16454}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2005}, abstract = {Es wird eine Lie-algebraische Verallgemeinerung sowohl des klassischen als auch des Sortier-Jacobi-Verfahrens f{\"u}r das symmetrische Eigenwertproblem behandelt. Der koordinatenfreie Zugang erm{\"o}glicht durch eine neue Betrachtungsweise die Vereinheitlichung strukturierter Eigen- und Singul{\"a}rwertprobleme, darunter bis dato noch nicht betrachtete F{\"a}lle. F{\"u}r beide Verfahren wird lokal quadratische Konvergenz, sowohl f{\"u}r den regul{\"a}ren als auch f{\"u}r den irregul{\"a}ren Fall, gezeigt. Die Analyse und Verallgemeinerung der sog. speziellen Sweeps f{\"u}r das symmetrische Eigenwertproblem f{\"u}hrt zu neuen Sweep-Methoden f{\"u}r strukturierte Eigen- und Singul{\"a}rwertprobleme, die ein besseres Konvergenzverhalten als die bisher bekannten aufweisen.}, subject = {Eigenwert}, language = {en} } @phdthesis{Seider2004, author = {Seider, David}, title = {Solving an eigenvalue problem in laser simulation}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-10057}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2004}, abstract = {In this thesis a new and powerful approach for modeling laser cavity eigenmodes is presented. This approach is based on an eigenvalue problem for singularly perturbed partial differential operators with complex coefficients; such operators have not been investigated in detail until now. The eigenvalue problem is discretized by finite elements, and convergence of the approximate solution is proved by using an abstract convergence theory also developed in this dissertation. This theory for the convergence of an approximate solution of a (quadratic) eigenvalue problem, which particularly can be applied to a finite element discretization, is interesting on its own, since the ideas can conceivably be used to handle equations with a more complex nonlinearity. The discretized eigenvalue problem essentially is solved by preconditioned GMRES, where the preconditioner is constructed according to the underlying physics of the problem. The power and correctness of the new approach for computing laser cavity eigenmodes is clearly demonstrated by successfully simulating a variety of different cavity configurations. The thesis is organized as follows: Chapter 1 contains a short overview on solving the so-called Helmholtz equation with the help of finite elements. The main part of Chapter 2 is dedicated to the analysis of a one-dimensional model problem containing the main idea of a new model for laser cavity eigenmodes which is derived in detail in Chapter 3. Chapter 4 comprises a convergence theory for the approximate solution of quadratic eigenvalue problems. In Chapter 5, a stabilized finite element discretization of the new model is described and its convergence is proved by applying the theory of Chapter 4. Chapter 6 contains computational aspects of solving the resulting system of equations and, finally, Chapter 7 presents numerical results for various configurations, demonstrating the practical relevance of our new approach.}, subject = {Laser}, language = {en} } @phdthesis{Kessler2000, author = {Keßler, Manuel}, title = {Die Ladyzhenskaya-Konstante in der numerischen Behandlung von Str{\"o}mungsproblemen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-2791}, school = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg}, year = {2000}, abstract = {Charakteristisch f{\"u}r die L{\"o}sbarkeit von elliptischen partiellen Differentialgleichungssystemen mit Nebenbedingungen ist das Auftreten einer inf-sup-Bedingung. Im prototypischen Fall der Stokes-Gleichungen ist diese auch als Ladyzhenskaya-Bedingung bekannt. Die G{\"u}ltigkeit dieser Bedingung, bzw. die Existenz der zugeh{\"o}rigen Konstante ist eine Eigenschaft des Gebietes, innerhalb dessen die Differentialgleichung gel{\"o}st werden soll. W{\"a}hrend die Existenz schon die L{\"o}sbarkeit garantiert, ist beispielsweise f{\"u}r Fehleraussagen bei der numerischen Approximation auch die Gr{\"o}ße der Konstanten sehr wichtig. Insbesondere auch deshalb, weil eine {\"a}hnliche inf-sup-Bedingung auch bei der Diskretisierung mittel Finiter-Elemente-Methoden auftaucht, die hier Babuska-Brezzi-Bedingung heißt. Die Arbeit befaßt sich auf der einen Seite mit einer analytischen Absch{\"a}tzung der Ladyzhenskaya-Konstante f{\"u}r verschiedene Gebiete, wobei {\"A}quivalenzen mit verwandten Problemen aus der komplexen Analysis (Friedrichs-Ungleichung) und der Strukturmechanik (Kornsche Ungleichung) benutzt werden. Ein weiterer Teil befaßt sich mit dem Zusammenhang zwischen kontinuierlicher Ladyzhenskaya- Konstante und diskreter Babuska-Brezzi-Konstante. Die dabei gefundenen Ergebnisse werden mit Hilfe eines dazu entwickelten leistungsf{\"a}higen Finite-Elemente-Programmsystems numerisch verifiziert. Damit k{\"o}nnen erstmals genaue Absch{\"a}tzungen der Konstanten in zwei und drei Dimensionen gefunden werden. Aufbauend auf diesen Resultaten wird ein schneller L{\"o}sungsalgorithmus f{\"u}r die Stokes-Gleichungen vorgeschlagen und anhand von problematischen Gebieten dessen {\"U}berlegenheit gegen{\"u}ber klassischen Verfahren wie beispielsweise der Uzawa-Iteration demonstriert. W{\"a}hrend selbst bei einfachen Geometrien eine Konvergenzbeschleunigung um einen Faktor 5 erwartet werden kann, sind in kritischen F{\"a}llen Faktoren bis zu 1000 m{\"o}glich.}, subject = {Stokes-Gleichung}, language = {de} }