利用PETSc和FEPG编制海啸数值模拟程序的研究

地震 ›› 2008, Vol. 28 ›› Issue (1): 47-56.

利用PETSc和FEPG编制海啸数值模拟程序的研究

张超凡, 石耀霖

中国科学院研究生院计算地球动力学实验室, 北京 100049

收稿日期:2007-08-10 修回日期:2007-10-15 出版日期:2008-01-31 发布日期:2021-10-29
作者简介:张超凡(1981-), 男, 河南舞钢人, 2004年在读硕士研究生, 主要从事地球动力学、海啸数值模拟等研究。
基金资助:
国家自然科学基金(40574021); 中国科学院知识创新工程重要方向基金(kzcx2-yw-123)。

Programming on Numerical Simulation of Tsunami with PETSc and FEPG

ZHANG Chao-fan, Shi Yao-lin

Laboratory of Computational Geodynamics, Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2007-08-10 Revised:2007-10-15 Online:2008-01-31 Published:2021-10-29

摘要/Abstract

摘要： 海啸的数值模拟是海啸研究的一个重要领域, 它对于帮助理解海啸的基本物理特性和预防减灾具有重要意义。海啸数值模拟程序的编制是一项繁杂的工作, 该文介绍了利用两种功能强大的通用软件(PETSc和FEPG)来进行海啸数值模拟程序编写的研究。 PETSc和FEPG采用有限差分、有限元、有限体积等多种离散方法, 可以对数值问题给出稳定的求解。该文采用了直角坐标系下的非线性浅水波方程作为海啸波传播的控制方程进行离散求解, 并将其结果与TUNAMI N1模型进行了比较, 表明这两种方法方便而且有效。

关键词: 海啸, 数值模拟, 非线性浅水波方程, PETSc, FEPG

Abstract: Numerical simulation is a key component of the tsunami research. It helps us to understand the fundamental physics of tsunami and take mitigation measures. Programming on numerical tsunami simulation is a cumbersome work. This paper introduces two powerful general-use software kits, PETSc and FEPG, which ease the programming a lot. PETSc and FEPG use a large variety of discretization methods, such as finite-difference, finite-element, and finite-volume, and provide stable resolution to the numerical problem. We make our application with the nonlinear shallow water equations in a Cartesian coordinate as the governing equation, and find these two methods are handy and efficient.

Key words: Tsunami, Numerical simulation, Nonlinear shallow water equations, PETSc, FEPG

中图分类号:

P731.25

张超凡, 石耀霖. 利用PETSc和FEPG编制海啸数值模拟程序的研究[J]. 地震, 2008, 28(1): 47-56.

ZHANG Chao-fan, Shi Yao-lin. Programming on Numerical Simulation of Tsunami with PETSc and FEPG[J]. EARTHQUAKE, 2008, 28(1): 47-56.

[1]	王辉, 曹建玲, 姚琪, 石玉涛, 刘月. 静态应力扰动对走滑断层阶区附近地震破裂传播影响的二维数值模拟[J]. 地震, 2024, 44(2): 86-103.
[2]	李媛, 刘希康, 刘峡, 杜雪松, 万永魁. 唐山台跨断层基线破年变和趋势转折异常的数值模拟分析[J]. 地震, 2019, 39(1): 39-47.
[3]	钱家栋, 张学民, 王亚璐, 李雪浩. 2008年汶川M_S8.0地震前成都台NE向地电阻率趋势异常的数值模拟[J]. 地震, 2018, 38(2): 107-116.
[4]	张国苓, 贾立峰, 乔子云, 郭学增, 牛淑瑜. 河北兴济地电阻率干扰定量分析[J]. 地震, 2017, 37(4): 102-111.
[5]	武晔,赵晓燕,石砚斌,俞子钊,何欣娟,胡泊,熊仲华. 伪谱算法在声波数值模拟中的数值频散分析[J]. 地震, 2017, 37(2): 135-146.
[6]	石玉涛, 刘澜波, 高原. 利用介质的不均匀分布构建各向异性模型[J]. 地震, 2015, 35(2): 1-10.
[7]	徐洪伟, 王伟君. 垂直和倾斜断层围陷波的谱元法数值模拟及其波场特征对比[J]. 地震, 2014, 34(3): 27-39.
[8]	刘翠, 石耀霖, 乔彦超, 邓晋福, 李宁, 段培新. 燕山地区早侏罗世岩浆活动热供给的数值模拟[J]. 地震, 2013, 33(4): 257-268.
[9]	景惠敏, 张怀, 吴忠良, 荀扬, 王骥, 石耀霖. 利用海啸数值模拟结果进行海底地震有限断层模型验证[J]. 地震, 2013, 33(4): 207-213.
[10]	张斯奇, 张怀, 石耀霖. 固体潮应变各向异性研究[J]. 地震, 2013, 33(4): 190-195.
[11]	郑亮, 张怀, 孙玉军, 程惠红张贝, 石耀霖. 水库触发地震研究中二维与三维有限元模拟结果比较[J]. 地震, 2013, 33(4): 162-171.
[12]	严珍珍, 张怀, 范湘涛, 杜小平, 石耀霖. 断层水平错动下河流演变过程的数值模拟研究[J]. 地震, 2013, 33(4): 105-114.
[13]	朱桂芝, Gerya Taras, Tackley Paul. 三维数值模拟研究俯冲区火山的时空活动性[J]. 地震, 2013, 33(4): 97-104.
[14]	曹建玲, 王辉, 张晶. 青藏高原下地壳流动方式的数值模拟研究[J]. 地震, 2013, 33(4): 55-63.
[15]	曹建玲, 张晶, 王辉, 方颖. 首都圈现今断层活动方式的数值模拟[J]. 地震, 2013, 33(3): 116-123.