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INTEGRABLE DISCRETISATION OF THE LOTKA-VOLTERRA SYSTEM
  • ISSN号:0254-9409
  • 期刊名称:《计算数学:英文版》
  • 时间:0
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中国科学院数学与系统科学研究院,北京100190, [2]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,北京100190
  • 相关基金: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
中文摘要:

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.

英文摘要:

Numerical simulation of seismic waves plays an essential role in seismology and seismic exploration .We propose here an efficient parallel spectral element scheme for seismic wave equation with perfectly matched layer (PML) .PML is integrated into the seismic wave equation to absorb out-going waves and mimic unbounded domain .Ulteriorly ,to enable adapting complex topography and explicit time stepping ,the spectral element method (SEM ) is used to discretize seismic wave equation with PML ,which results in a spectral element scheme .In addition ,we demonstrate that element stiffness matrices can be decomposed ,which can be used to greatly reduce the storage of stiffness matrix and accelerate stiffness matrix-vector multiplication and thus remarkably speed up the scheme and cut down memory cost .Furthermore ,we study several spectral element schemes known and show that our scheme is superior to others in both calculation and storage . Combined with parallel technique ,an efficient parallel spectral element solver for seismic wave equation with PML is present . Numerical experiments show that our scheme is correct ,well strongly/weakly scalable and of good adaptation to complex topography .

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期刊信息
  • 《计算数学:英文版》
  • 主管单位:
  • 主办单位:中国科学院数学与系统科学研究院
  • 主编:
  • 地址:北京2719信箱
  • 邮编:100080
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  • 电话:
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-9409
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2126/O1
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库
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