×
詹启伟;孙庆涛;庄明伟;毛一倩;任强;方、袁;黄伟峰;刘庆火

用于三维粘性裂缝建模的跳跃边界条件的新迎风通量。 （英语） Zbl 1439.74481号

计算。方法应用。机械。工程师。 331, 456-473 (2018).
摘要：我们提出了一种非正规网格的间断Galerkin（DG）算法来模拟三维弹性波在具有任意离散裂缝的非均匀介质中的传播。在我们的方法中，裂缝不仅限于平面、单一和无损，而且可以弯曲、相交和粘性。与极薄层的精确体积建模相反，明确地将单个断裂视为几何表面（即不完美的接触界面）需要位移/速度的跳跃条件，但断裂界面上牵引矢量的连续性。提出了一种新的迎风通量，以在DG框架中弱加这种跳跃边界条件。这种通量保证了DG格式模拟任意裂缝的稳定性和准确性。与应用于连续介质的传统黎曼解不同，该解涉及Godunov态的进化更新。除此之外，不增加额外的计算成本。此外，我们可以将断裂界面延伸到完全匹配的层中，以模拟无限大的断裂。对算法和独立有限元代码之间的波形进行定量比较，证明了算法的准确性和效率。

引用于5文件

MSC公司：

第74S05页 有限元方法在固体力学问题中的应用
74-10 可变形固体力学问题的数学建模或模拟
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
74J10型 固体力学中的体波
74兰特 脆性断裂

关键词：

逆风通量;跳跃边界条件;间断Galerkin;非形式网格;区域分解;完全匹配层

软件：

HE-e1-godf公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit｛Q.Zhan｝等人，计算机。方法应用。机械。工程师331456-473（2018年；兹比尔1439.74481）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Carcione，J。；皮科蒂，S。；Santos，J.，断裂诱导速度和衰减各向异性的数值实验，地球物理。《国际期刊》，191，31179-1191（2012）
[2] Carcione，J.M。；桑托斯，J.E。；Picotti，S.，裂缝诱导各向异性衰减，岩石力学。岩石工程，45，5，929-942（2012）
[3] Möllhoff，M。；Bean，C.J.，使用数值离散粒子模拟验证岩石断裂柔度的弹性波测量，地球物理。前景。，57, 5, 883-895 (2009)
[4] 杨伟（Yang，W.）。；赵，Z。；齐，C。；Nie，Z.，用自适应高阶分层勒让德基函数对低掠射角破碎波进行电磁建模，IEEE Trans。地质科学。遥感，49，1，346-352（2011）
[5] 刘，E。；哈德森·J·A。；Pointer，T.，断裂岩石的等效介质表示法，J.Geophys。研究：固体地球，105，B2，2981-3000（2000）
[6] 科茨，R.T。；Schoenberg，M.，断层和裂缝的有限差分建模，地球物理学，60，5，1514-1526（1995）
[7] Wang，H。；陶，G。；Zhang，K.，水平井和斜井钻井时声波测井的有限元波场模拟与分析，地球物理，78，6，D525-D543（2013）
[8] Saenger，E.H。；Krger，O.S。；Shapiro，S.A.，《随机断裂土壤的有效弹性特性：三维数值实验》，地球物理出版社。前景。，52, 3, 183-195 (2004)
[9] 马夫科，G。；Mukerji，T。；Dvorkin，J.，《岩石物理手册：多孔介质地震分析工具》（2009），剑桥大学出版社
[10] 徐，S。；Payne，M.A.，《碳酸盐岩弹性特性建模》，《前沿》，28，1，66-74（2009）
[11] Li，J.，《储层特征诱发地震研究》（2013），麻省理工学院（博士论文）
[12] Carcione，J.，横向各向同性介质中有限宽平面裂纹对弹性波的散射，国际J·数值。分析。方法地质力学。，22, 4, 263-275 (1998) ·Zbl 0924.73068号
[13] 张杰。；Gao，H.，《三维裂缝介质中的弹性波建模：显式方法》，地球物理。《国际期刊》，177，3，1233-1241（2009）
[14] De Basabe，J.D。；Sen，M.K。；Wheeler，M.F.，使用不连续伽辽金方法的裂隙介质中的弹性波传播，地球物理学，81，4，T163-T174（2016）
[15] 方，X。；费勒，M。；Chen，T。；伯恩斯，D。；Zhu，Z.，裂缝散射灵敏度分析，地球物理学，78，1，T1-T10（2012）
[16] 方，X。；郑毅。；Fehler，M.C.，《裂缝聚集对振幅变化的影响及偏移和方位分析》，《地球物理》，82，1，N13-N25（2016）
[17] Wang，H。；陶，G。；Zhang，K.，利用FDM和FEM模拟和数据分析进行钻孔声反射测井，（SEG技术计划扩展摘要2013（2013），勘探地球物理学家学会），621-625
[18] Schoenberg，M.，线性滑移界面的弹性波行为，J.Acoust。《美国社会》，68、5、1516-1521（1980）·Zbl 0452.73012号
[19] Pyrak-Nolte，L.J。；Myer，L.R。；Cook，N.G.，地震波在单个天然裂缝中的传播，J.Geophys。研究：固体地球，95，B6，8617-8638（1990）
[20] 伦巴第，B。；Piraux，J.，不完全接触弹性波的数值模拟，SIAM J.Sci。计算。，28, 1, 172-205 (2006) ·Zbl 1141.74028号
[21] Rokhlin，S。；Wang，Y.，弹性波与两个固体界面相互作用的边界条件分析，J.Acoust。《美国社会》，89，2，503-515（1991）
[22] 汤姆森，W.T.，弹性波通过分层固体介质的传输，J.Appl。物理。，21, 2, 89-93 (1950) ·Zbl 0036.13304号
[23] 朱，J。；佩里诺，A。；赵，G。；Barla，G。；李，J。；马，G。；Zhao，J.，粘弹性变形行为的单个和一组填充节理的地震响应，Geophys。《国际期刊》，186，1315-1330（2011）
[24] 黄，X。；齐，S。；刘，Y。；Zhan，利用传播算子矩阵法（PMM）通过粘弹性节理岩体的应力波传播，Geophys。《国际期刊》，200，1，452-470（2015）
[25] 沃纳，I。；Gjonaj，E。；Weiland，T.，高阶时域间断Galerkin方法的宽带表面阻抗边界条件，COMPEL，33，4，1082-1096（2014）·Zbl 1360.65244号
[26] 施密特，K。；Chernov，A.，二维薄导电板的高阶鲁棒传输条件，IEEE Trans。马格纳。，50, 2, 41-44 (2014)
[27] Chen，J.，用于模拟微电阻率成像的高效非连续Galerkin有限元方法，J.Appl。地球物理学。，114, 116-122 (2015)
[28] 詹，Q。；任奇。；孙，Q。；Liu，Q.H.，三维地震建模用带辅助常微分方程完全匹配层（AODE-PML）的间断Galerkin伪谱时域算法（DG-PSTD），（SEG技术计划扩展摘要2015（2015），勘探地球物理学家学会），3633-3638
[29] 詹琦。；任奇。；孙，Q。；陈，H。；Liu，Q.H.，非正规间断Galerkin伪谱时域算法的各向同性Riemann解算器，IEEE Trans。地质科学。遥感，55，3，1254-1261（2017）
[30] 詹琦。；庄，M。；孙，Q。；任奇。；任，Y。；Mao，Y。；Liu，Q.H.，粘弹性波建模的基于高效常微分方程的间断Galerkin方法，IEEE Trans。地质科学。遥感（2017）
[31] Wilcox，L.C.公司。；斯塔德勒，G。；Burstede，C。；Ghattas，O.，波在耦合弹性声学介质中传播的高阶间断Galerkin方法，J.Compute。物理。，229, 24, 9373-9396 (2010) ·Zbl 1427.74071号
[32] LeVeque，R.J.，（双曲问题的有限体积方法。双曲问题有限体积方法，剑桥应用数学教材（2002），剑桥大学出版社：剑桥大学出版社；纽约）·Zbl 1010.65040号
[33] Toro，E.F.，Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics:a Practical Introduction（2009），Springer:Springer-Dordrecht，纽约·Zbl 1227.76006号
[34] Dumbser，M。；Käser，M.，非结构网格上弹性波的任意高阶间断Galerkin方法-II。三维各向同性情况，Geophys。《国际期刊》，167，1，319-336（2006）
[35] de la Puente，J。；Käser，M。；Dumbser，M。；Igel，H.，非结构网格上弹性波的任意高阶间断Galerkin方法-IV.各向异性，地球物理学。《国际期刊》，169，31210-1228（2007）
[36] Baumann，C.E。；Tinsley Oden，J.，解欧拉气体动力学方程的自适应阶间断Galerkin方法，国际。J.数字。方法工程，47，13，61-73（2000）·Zbl 0984.76040号
[37] Mohammadian，A.H。；Shankar，V。；Hall，W.F.，使用时域有限体积离散程序计算电磁散射和辐射，计算。物理学。Comm.，68，1，175-196（1991）
[38] González，J.A.，麦克斯韦方程时域解的间断Galerkin有限元方法（2013），格拉纳达大学（博士论文）
[39] 任奇。；詹，Q。；Liu，Q.H.，全张量本构参数材料的改进子域级非形式间断Galerkin时域（DGTD）方法，IEEE Photonics J.，9，2（2017）
[40] 詹，Q。；孙，Q。；任，Q。；方，Y。；Wang，H。；Liu，Q.H.，模拟任意离散裂缝对弹性波传播影响的非连续Galerkin方法，地球物理。《国际期刊》，210，1219-1230（2017）
[41] 詹琦。；任奇。；庄，M。；孙，Q。；Liu，Q.H.，流体耦合任意各向异性弹性波的精确Riemann解算器，计算。方法应用。机械。工程，329，C，24-39（2018）·Zbl 1439.74480号
[42] 施，Z。；Day，S.M.，《三维粗断层模拟中的断裂动力学和地面运动》，J.Geophys。研究：固体地球，118，3，1122-1141（2013）
[43] 佩尔蒂斯，C。；普恩特，J。；安普罗，J.-P。；Brietzke，G.B。；Kser，M.，在非结构化四面体网格上用高阶间断Galerkin方法进行三维动态破裂模拟，J.Geophys。研究：固体地球（1978-2012），117，B2（2012）
[44] 佩尔蒂斯，C。；加布里埃尔，A.-A。；Ampuero，J.-P.，复杂动态断裂问题ADER-DG方法的验证，地质学。模型开发，7，3，847-866（2014）
[45] 阿贝迪，R。；Haber，R.B.，线性弹性动力接触的Riemann解和时空间断Galerkin方法，计算。方法应用。机械。工程，270，150-177（2014）·Zbl 1296.74067号
[46] 刘，E。；哈德森，J。；Crampin，S。；Rizer，W。；Queen，J.，一般断裂的地震特性，Mech。节理断层岩，659-664（1995）
[47] 赫塞文，J.S。；哥特利布，S。；Gottlieb，D.，《时间相关问题的谱方法》，第21卷（2007），剑桥大学出版社·Zbl 1111.65093号
[48] Carcione，J.M.，（《真实介质中的波场：各向异性、滞弹性和多孔介质中的波动传播》，《真实介质中波场：在各向异性、非弹性和多孔媒质中的波传播》，地球物理勘探手册，地震勘探，第31卷（2001），佩加蒙：佩加蒙阿姆斯特丹；纽约），0950-1401
[49] 任奇。；孙，Q。；Tobn，L。；詹，Q。；Liu，Q.H.，用于多尺度EM模拟的基于EB模式的混合SE-FE DGTD方法，IEEE Trans。天线与传播，64，9，4088-4091（2016）·兹比尔1391.78340
[50] 孙，Q。；詹琦。；任奇。；Liu，Q.H.，基于波动方程的隐式子域DGTD方法，用于电气小问题建模，IEEE Trans。微型。理论技术，65，4，1111-1119（2017）
[51] 任，Y。；陈，Y。；詹琦。；牛，J。；Liu，Q.H.，层状介质中柔性电磁模拟的高阶SIE/FEM/SEM混合方法，IEEE Trans。地质科学。遥感，55，5，2563-2574（2017）
[52] Baumann，C.E。；Oden，J.T.，对流扩散问题的间断hp有限元方法，计算。方法应用。机械。工程，175，3，311-341（1999）·Zbl 0924.76051号
[53] Stavroulakis，G.M。；Papadrakakis，M.，大型多孔介质问题区域分解解的进展，计算。方法应用。机械。工程，19821261935-1945（2009）·Zbl 1227.74095号
[54] 赫塞文，J.S。；Warburton，T.，Nodal间断Galerkin方法：算法、分析和应用，第54卷（2007），Springer科学与商业媒体
[55] 邱，J。；Zhang，Q.，不连续Galerkin方法的稳定性、误差估计和限制器，Handb。数字。分析。，17, 147-171 (2016)
[56] 曾义清。；Liu，Q.H.，三维弹性波方程的多域PSTD方法，Bull。地震波。Soc.Amer.，美国。，94, 3, 1002-1015 (2004)
[57] Dumbser，M。；Kser，M。；De La Puente，J.，地震波在二维和三维非结构网格上传播的任意高阶有限体积格式，Geophys。《国际期刊》，171，2665-694（2007）
[58] Kanevsky，A。；Carpenter，M.H。；Gottlieb，D。；Hesthaven，J.S.，隐式显式高阶Runge-Kutta方法在间断Galerkin格式中的应用，J.Compute。物理。，225, 2, 1753-1781 (2007) ·Zbl 1123.65097号
[59] 风扇，G.-X。；刘庆华。；Hesthaven，J.S.，有耗介质中埋藏物体散射的多域伪谱时域模拟，IEEE Trans。地质科学。遥感，40，6，1366-1373（2002）
[60] 风扇，G.-X。；Liu，Q.H.，有损介质中的强适定PML，IEEE Trans。天线传播。莱特。，2, 1, 97-100 (2003)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。