[發(fā)明專利]復(fù)雜介質(zhì)彈性波傳播模擬的多網(wǎng)格切比雪夫并行譜元法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310452393.5 | 申請日： | 2013-09-27 |
| 公開（公告）號： | CN103530451B | 公開（公告）日： | 2016-09-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 蘇暢;G·塞里安尼;林偉軍 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所 |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50 |
| 代理公司： | 北京億騰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11309 | 代理人： | 陳霽 |
| 地址： | 100190 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 復(fù)雜 介質(zhì) 彈性 傳播 模擬 網(wǎng)格 并行 譜元法 | ||
1.一種多網(wǎng)格切比雪夫Chebyshev并行譜元方法，其特征包括：
a.將計算區(qū)域劃分為大而規(guī)則的單元；
b.在單元內(nèi)定義主網(wǎng)格和輔助網(wǎng)格，主網(wǎng)格為Chebyshev配置點；
c.利用主網(wǎng)格將單元內(nèi)波場作Chebyshev截斷展開，利用輔助網(wǎng)格將單元內(nèi)介質(zhì)參數(shù)和外力作截斷展開；
d.將波場、介質(zhì)參數(shù)和外力的截斷展開式代入波動方程，得到單元質(zhì)量矩陣、單元剛度矩陣和單元外力向量；
e.基于各單元的單元質(zhì)量矩陣、單元剛度矩陣和單元外力向量，在主網(wǎng)格上求解彈性波方程。
2.如權(quán)利要求1所述的多網(wǎng)格Chebyshev并行譜元方法，其中利用預(yù)條件共軛梯度法求解彈性波方程。
3.如權(quán)利要求2所述的多網(wǎng)格Chebyshev并行譜元方法，其中彈性波方程包括全局矩陣與全局向量的乘積；所述利用預(yù)條件共軛梯度法求解彈性波方程的步驟包括：計算單元矩陣，從全局向量中按全局節(jié)點與單元節(jié)點的對應(yīng)關(guān)系取出單元向量；在單元上獨立計算單元矩陣向量乘積，再將結(jié)果的單元向量按單元節(jié)點與全局節(jié)點的對應(yīng)關(guān)系疊加，形成全局結(jié)果向量。
4.如權(quán)利要求2所述的多網(wǎng)格Chebyshev并行譜元方法，其中，將所有單元均分給P個CPU計算節(jié)點，所述利用預(yù)條件共軛梯度法求解彈性波方程的步驟包括：每個計算節(jié)點的進程獨立讀入該區(qū)域的介質(zhì)參數(shù)，計算單元矩陣；通過疊加和傳遞子區(qū)域之間相鄰單元共有節(jié)點上的向量值，獲得全局向量在計算節(jié)點上分配的部分；在計算節(jié)點內(nèi)部計算單元矩陣和向量積，得到單元結(jié)果向量；疊加和傳遞相鄰單元共有節(jié)點上的結(jié)果向量值，得到全局結(jié)果向量在節(jié)點上分配的部分。
5.如權(quán)利要求1所述的多網(wǎng)格Chebyshev并行譜元方法，其中，基于各單元的單元質(zhì)量矩陣、單元剛度矩陣和單元外力向量，在主網(wǎng)格上求解彈性波方程的步驟包括：
在各進程中根據(jù)單元質(zhì)量矩陣、單元剛度矩陣獨立計算矩陣并取其對角線元素，作為單元預(yù)條件矩陣；
各進程之間傳遞相鄰單元共有節(jié)點對應(yīng)的預(yù)條件矩陣元素值并疊加，用于更新單元預(yù)條件矩陣，從而形成全局預(yù)條件矩陣在各單元上的部分；
各進程獨立地初始化波場，開始時間迭代；
各進程獨立計算向量
各進程之間傳遞相鄰單元共有節(jié)點對應(yīng)的bn元素值并疊加，用于更新bn，獨立地存儲于各CPU節(jié)點的內(nèi)存中；
用預(yù)條件共軛梯度法結(jié)合逐元技術(shù)，迭代求解方程組
各進程獨立地用上一步求解得到的波場增量δun更新波場及其導(dǎo)數(shù)；
判斷時間迭代是否結(jié)束，若未結(jié)束則返回計算向量bn的步驟繼續(xù)迭代。
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