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修正辛格式有限元法的地震波场模拟

苏波; 李怀良; 刘少林; 杨顶辉 西南科技大学计算机科学与技术学院; 四川绵阳621010; 中国工程物理研究院研究生院; 四川绵阳621900; 核废物与环境安全国防重点学科实验室; 四川绵阳621010; 清华大学数学科学系; 北京100084
有限元法   修正辛算法   波场模拟   数值频散   稳定性  

摘要:三角网格有限元法具有网格剖分的灵活性,能有效模拟地震波在复杂介质中的传播.但传统有限元法用于地震波场模拟时计算效率较低,消耗较大计算资源.本文采用改进的核矩阵存储(IKMS)策略以提高有限元法的计算效率,该方法不用组合总体刚度矩阵,且相比于常规有限元法节省成倍的内存.对于时间离散,将有限元离散后的地震波运动方程变换至Hamilton体系,在显式二阶辛Runge-Kutta-Nystr9m(RKN)格式的基础之上加入额外空间离散算子构造修正辛差分格式,通过Taylor展开式得到具有四阶时间精度时间格式,且辛系数全为正数.本文从理论上分析了时空改进方法相比传统辛-有限元方法在频散压制、稳定性提升等方面的优势.数值算例进一步证实本方法具有内存消耗少、稳定性强和数值频散弱等优点.

简介:《地球物理学报》(CN:11-2074/P)是一本有较高学术价值的大型月刊,自创刊以来,选题新奇而不失报道广度,服务大众而不失理论高度。颇受业界和广大读者的关注和好评。

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