[发明专利]一种基于逐元技术的Lengendre谱元法弹性波传播并行模拟方法

摘要

本发明公开一种基于逐元技术的Lengendre谱元法弹性波传播并行模拟方法，该方法基于Legendre展开的谱元法并采用逐元技术，实现主节点控制若干独立计算节点的并行模拟弹性波传播的方法，包含如下步骤：(1)首先，采用Legendre谱元法改写弹性波传播方程；将整个计算区域空间离散后按均衡原则进行各个计算节点的任务分配，各计算节点并行计算各自任务包含的单元质量矩阵和单元刚度矩阵，并存储在各个计算节点的存储器中；(2)然后，在主节点采用时域迭代方法计算整个迭代时间段的全局格点向量，同时所述的各个并行的计算节点采用逐元技术将均分得到的任务的全局矩阵和向量积转化为单元矩阵和向量积。本发明还提出了如何将逐元技术应用在Lengendre谱元法中，为实现并行方法提供基础。

主权项

1.一种基于逐元技术的Lengendre谱元法弹性波传播并行模拟方法，该方法基于Legendre展开的谱元法并采用逐元技术，实现主节点控制若干独立计算节点的并行模拟弹性波传播的方法，所述的方法包含如下步骤：(1)首先，采用Legendre谱元法改写弹性波传播方程；将整个计算区域空间离散后按均衡原则进行各个计算节点的任务分配，使各计算节点间达到内存均衡和计算均衡，各计算节点并行计算各自任务包含的单元质量矩阵和单元刚度矩阵，并存储在各个计算节点的存储器中；(2)然后，在主节点采用时域迭代方法计算整个迭代时间段的全局格点向量，同时所述的各个并行的计算节点采用逐元技术将均分得到的任务的全局矩阵和向量积转化为单元矩阵和向量积，该步骤具体包含如下子步骤：(2-1)在各计算节点内部，采用逐元技术按扩散原则完成该节点内部的单元矩阵和单元格点向量积，再在该节点内聚合成节点临时全局格点向量，具体步骤为：首先，单元向量通过特定的关系从全局向量p_k扩散得到；然后，在各个计算节点上计算单元矩阵向量积，得到单元结果向量最后，各个计算节点的结果向量再通过特定的关系聚合成该计算节点的临时全局向量；(2-2)通过消息传递接口，将各计算节点的临时全局向量收集到主节点，并聚合成主全局向量，并在主节点上完成时间迭代计算；(2-3)通过消息传递接口，将主节点上时间迭代成的最新时刻的主全局向量U扩散给各个计算节点，重复上述步骤，完成整个迭代时间段的全局格点向量的运算，得到模拟的弹性波传播结果。