一种求解地震波方程的高效并行谱元格式

来源：计算机研究与发展杂志2016年第5期北京时间：

作者：林灯,崔涛,冷伟,张林波,

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.

关键词：地震波方程, 数值模拟, 完美匹配层, 谱元方法, 单元刚度矩阵分解, 并行计算,