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Maß für die Simulationsqualität

Der Vergleich der beiden Methoden kann jedoch nicht ausschließlich auf Basis von tex2html_wrap_inline12741 erfolgen, denn dann bliebe der erhöhte Bedarf an CPU Zeit der Trajectory-Split Methode unberücksichtigt, wodurch die neue Strategie zu günstig bewertet würde. Bedenkt man, daß die statistischen Schwankungen tex2html_wrap_inline12895 nur mit der Wurzel aus der Zahl der simulierten Trajektorien N fallen (Poisson)


 equation6039
und die Rechenzeit tex2html_wrap_inline12899 in etwa linear mit N steigt


 equation6043
so kann man mit den Gleichungen 4.13 und 4.14 folgende dimensionslose Zahl Q als Maß für die Simulationsqualität definieren:


 equation6047
wobei tex2html_wrap_inline12905 der arithmetische Mittelwert von tex2html_wrap_inline12895 im betrachteten relativen Konzentrationsbereich ist.

Da bei der Berechnung der Ist- und Soll-Verteilung exakt die selben physikalischen Modelle zur Anwendung kommen, und davon ausgegangen werden kann, daß das Rauschen der Referenzverteilung in den betrachteten Konzentrationsbereichen vernachlässigbar ist, resultiert tex2html_wrap_inline12741 (Gleichung 4.12) rein aus den statistischen Schwankungen und ist in Gleichung 4.15 anstatt tex2html_wrap_inline12895 verwendbar.

Durch diese Definition der Simulationsqualität Q erreicht man, daß für eine bestimmte Anwendung (Geometrie, Initialdaten für die Ionen, usw.) und Simulationsmethode (konventionell, Trajectory-Split) Q weitgehend unabhängig von N ist. Auch diese Sichtweise zeigt den Vorteil der Trajectory-Split Methode, denn nur durch sie gelingt es, Q zu verringern und dadurch die Effizienz des Simulators -- entweder vergleichbares statistisches Rauschen tex2html_wrap_inline12921 bei kürzeren Rechenzeiten tex2html_wrap_inline12899 oder bei gleichem Zeitaufwand kleineres statistisches Rauschen -- zu steigern. Optimierungsziel ist also ein möglichst geringes Q.



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