Abstract
The numerical performance of computer codes available to solve stiff systems of ODEs is evaluated. Three widely used codes of Gear/Hindmarsh, Gottwald/Wanner and Deuflhard/Bader are tested by numerous randomly generated examples which permit an arbitrary choice of the position and the number of the eigenvalues of the Jacobian. Besides a detailed evaluation of the results with regard to reliability and efficiency, examples with specified distributions of the eigenvalues and various structures of the ODEs are presented and their influence on the performance of the algorithms is discussed.
Zusammenfassung
Es wird das Leistungsvermögen von Programmen betrachtet, die für die Lösung steifer Systeme gewöhnlicher Differentialgleichungen zur Verfügung stehen. Es werden drei allgemein anwendbare Algorithmen der Autoren Gear/Hindmarsh, Gottwald/Wanner und Deuflhard/Bader durch zahlreiche zufallsmäßig erzeugte Beispiele getestet, die eine beliebige Wahl der Lage und der Zahl der Eigenwerte der Jacobi-Matrix ermöglichen. Neben einer ausführlichen Auswertung der Resultate bezüglich Zuverlässigkeit und Effektivität werden Beispiele mit speziellen Eigenwertverteilungen und unterschiedlichen Strukturen der Differentialgleichungen vorgestellt und ihr Einfluß auf die Leistungsfähigkeit der Algorithmen diskutiert.
Similar content being viewed by others
Explore related subjects
Discover the latest articles, news and stories from top researchers in related subjects.References
Arušanjan, O. B., Zaletkin, S. F., Zacharov, A. Ju., Kalitkin, N. N.: O testirovanii programm rešenija obyknovennych differencial'nych uravnenij. Preprint Nr. 139, IPM AN SSSR, Moskva (1983).
Enright, W. H., Hull, T. E., Lindberg, B.: Comparing numerical methods for stiff systems of ODEs. BIT15, 10–48 (1975).
Gladwell, I., Craigie, J. A. I., Crowther, C. R.: Testing initial-value problem subroutines as black boxes. NA. Rep. 34, Dep. of Mathematics, Univ. of Manchester, England (1979).
Hock, W., Schittkowski, K.: A comparative performance evaluation of 27 nonlinear programming codes. Computing30, 335–358 (1983).
Kaps, P., Poon, S. W. H., Bui, T. D.: Rosenbrock methods for stiff ODEs: A comparison of Richardson extrapolation and embedding technique. Computing34, 17–40 (1985).
Schittkowski, K.: Nonlinear programming codes. (Lecture Notes in Economics and Mathematical Systems, No. 183) Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1980.
Seifert, P.: Verfahren zur Lösung von Anfangswertaufgaben steifer Differentialgleichungen — ein Vergleich an Hand vorliegender Implementierungen. Preprints 07-16-81 und 07-17-81 der Technischen Universität Dresden (1982).
Seifert, P.: Some experiences in computer codes for stiff and large-scale ODEs. In: Numerical Analysis of Selected Semilinear Differential Equations (Großmann, C., Riedrich, T., Schönheinz, H., eds.), pp. 105–122. Berlin: Akademie-Verlag 1984.
Zacharov, A. Ju.: Sravnenie čislennych metodov rešenija žestkych sistem obyknovennych differencial'nych uravnenij. Preprint Nr. 124, IPM AN SSSR, Moskva (1979).
Zacharov, A. Ju.: Nekotorye rezul'taty sravnenija effectionosti rešenija sistem obyknovennych differencial'nych uravnenij. Preprint Nr. 125, IPM AN SSSR, Moskva (1979).
Zavorin, A. N.: Testirovanije programm rešenija žestkych sistem obyknovennych differential'nych uravnenij. Material informacionnogo fonda, RFAP Latvii, Riga (1983).
Author information
Authors and Affiliations
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Seifert, P. Computational experiments with algorithms for stiff ODEs. Computing 38, 163–176 (1987). https://doi.org/10.1007/BF02240180
Received:
Revised:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF02240180