基于BISQ高频极限方程的交错网格法数值模拟

杨宽德 ,杨顶辉 ,王书强 .基于 BISQ高频极限方程的交错网格法数值模拟 .石油地球物理勘探 ,2 0 0 2 ,37(5 ) :4 6 3～ 4 6 8 BISQ方程是反映含流体多孔隙介质中 Biot流动和喷射流动共同作用下地震波和声波传播的最新研究成果。本文从多孔隙横向各向同性介质的 BISQ方程的高频极限方程出发 ,利用交错网格方法对横向各向同性孔隙介质中波的传播进行了数值模拟。结果表明 ,弹性波在横向各向同性多孔隙介质中传播时存在快拟 P波、慢拟 P波、拟 SH波和拟 SV波 ,同时出现横波分裂、波面尖角等现象 ,从而验证了 BISQ理论的正确性 ,并为进一步应用、研究奠定了基础。

并行化交错网格法地震层析成像

提出了一种新的地震波走时层析成像方法———交错网格法 ,即利用高密度网格进行射线追踪 ,以适应实测射线数的剖分网格进行成像计算 ,并采用任务并行化逐炮点进行射线追踪。方法原理简单 ,易于实现 ,成像精度高 ,运行效率高。实验与工程实践表明 ,交错网格法的成像网格单元内射线为曲线 。

利用显示微分算子对松散网格上2D波传播的数值模拟

我们提供了一种在松散2D网格上模拟地震波传播的数值方法。该算法以弹性波方程的速度——应力公式为基础，因此利用一种交错排列网格法。不像有限单元或频谱单元法，这种方法也能处理柔性松散网格，我们利用显函数微分算子计算每一时间步的空间导数。

基于横向各向同性BISQ方程的弹性波传播数值模拟

Biot流动和喷射流动是含流体多孔隙介质中流体流动的两种重要力学机制. 近年来,利用同时处理这两种力学机制的BISQ(Biot-Squirt)模型,弹性波衰减和频散的问题已被广泛研究;然而基于BISQ方程的波场数值模拟尚未见到公开的报道.本文从BISQ方程出发,利用交错网格方法对横向各向同性孔隙介质中不同频率和相界情况,以及双层介质中的弹性波传播进行数值模拟,研究了在同时考虑两种流动机制作用情况下地震波和声波的传播特性及传播过程中出现的各种波动现象.

耦合PML边界条件的三维大地电磁二次场有限差分法

本文将大地电磁场分解为一次场和二次场,应用交错网格有限差分法模拟计算大地电磁二次场,并引入各向异性最佳匹配层(PML)吸收边界条件作为二次场边界条件,实现了耦合PML吸收边界条件的三维大地电磁二次场有限差分正演模拟.为了确保正演的稳定性和效率,QMR求解器和磁感应矢量散度校正技术被用于PML吸收边界条件下系数矩阵的快速求解.三维模型正演响应表明,基于二次场的三维大地电磁有限差分算法具有较高的计算精度和可靠性.通过计算分析不同PML吸收因子条件的大地电磁正演结果,显示在适当的吸收因子下,PML吸收边界条件可较大幅度的减小外边界距离,从而有效的压缩模型求解空间,最终提高三维大地电磁正演模拟的效率.

电磁力驱动载流金属熔体内速度的差分计算

针对电磁场对熔融流体的作用特性,采用差分方法和人工可压缩法,研究了电磁场对熔融流体速度的控制作用.结果表明:得到了一个控制液流流动的最佳时间段.在此时间段内载流熔液受交流磁场作用时熔体有很好的稳定状态,抑制液流流动的效果最佳,而加稳恒磁场和无磁场作用则无此特性.另外,电磁场可以很好地控制熔融流体的流动性,可以对载流熔体流动起促进或抑制作用,选择的金属物理属性、电磁参数、时间历程等因素都会对熔体的流动速度产生影响.该成果可用在电磁冶金工业中施加电磁场以控制金属熔体流速的目的,具有一定的指导意义和参考价值.

变截面管中流速及油流带电电位的计算

利用交错网格法对计算区域进行了剖分；利用控制容积法对流场控制方程进行了离散；用ＳＩＭＰＬＥ方法对离散方程进行了求解。利用上述计算方法对变截面管中流速分布和管内因油流带电产生的电位分布进行了计算，计算结果和实验结果基本一致。所得计算数据对研究大型变压器中的油流放电及变压器冷却油道的设计有参考价值。此外，由于对控制变量的无量纲化处理，使得本文的计算程序具有一定的通用性。可以在传热、传质及温度场计算方面得到应用。

二维声子晶体带隙计算中的时域有限差分方法

通过将各向同性介质动态弹性方程转化为一阶双曲型波动方程 ,采用交错网格法改进了O(2 ,4 )的时域有限差分算法 .进而将其应用于二维声子晶体带隙特性计算 ,理论计算结果和实验结果符合较好 ,证明该方法适用于声子晶体带隙特性的计算 .