一种求解地震波方程的高效并行谱元格式

发布时间：2017-07-29 21:06

  本文关键词：一种求解地震波方程的高效并行谱元格式

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【摘要】：地震波数值模拟在地震学和地震勘探中扮演着非常重要角色.在已有工作的基础上,提出1种高效并行的地震波PML方程谱元格式.PML被引入地震波方程以吸收外向波进而模拟无界区域.进一步,为了适应复杂地形同时允许时间显式推进,谱元方法被用来离散地震波PML方程.由此得到地震波PML方程谱元格式.在此基础上,阐述了单元刚度矩阵分解性质,并说明了利用单元刚度矩阵分解可以大幅减少刚度矩阵存储量同时显著加速刚度矩阵与向量乘积,进而显著减少格式的计算量和存储量.此外,算法复杂性分析表明格式无论在计算量上还是在存储量上都优于几种已知的1阶地震波PML方程谱元格式.结合并行技术,给出了高效并行的地震波PML方程谱元格式.数值实验验证了格式的正确性、良好的强弱并行可扩展性以及对复杂地形的适应性.
【作者单位】： 中国科学院数学与系统科学研究院;科学与工程计算国家重点实验室(中国科学院数学与系统科学研究院);
【关键词】： 地震波方程 数值模拟 完美匹配层 谱元方法 单元刚度矩阵分解 并行计算
【基金】：国家“九七三”重点基础研究发展计划基金项目(2011CB309703) 国家“八六三”高技术研究发展计划基金项目(2012AA01A309) 国家自然科学基金项目(11171334;11321061;11101417) 中国科学院国家数学与交叉科学中心资助课题~~
【分类号】：P315.8;O241.8
【正文快照】： 谱元方法(spectral element method,SEM)最初应用于计算流体力学[1-2],随后被成功引入地震波数值模拟领域.其中,Legendre谱元方法离散产生对角质量矩阵,使得时域地震波数值模拟得以显式推进,显著减少了计算开销;同时,谱元方法的高精度、低频散、优良并行性能、适应复杂地形等，

本文编号：591076