一种透射边界高频失稳消除方法及装置与流程

技术特征：

1.一种透射边界高频失稳消除方法，应用于消除透射边界的高频失稳，其特征在于，包括：

获取波导的密度、P波波速、S波波速以及人工边界；

根据所述波导的密度、P波波速、S波波速建立波导内运动所满足的波动方程—P-SV波方程；

根据所述波导内运动满足的P-SV波动方程，采用有限元离散获得P-SV波动方程的离散格式；

在人工边界上设置透射边界，以吸收入射至边界上的外行波；

对透射边界采用时空外推格式离散，离散后透射边界所涉及计算节点的覆盖区域采用规则的矩形单元网格，获得多个矩形单元网格；

根据离散后透射边界所涉及计算节点的覆盖区域的多个所述矩形单元网格，多个所述矩形单元网格节点上对应的所述P-SV波动方程的离散格式以及所述透射边界获得单元网格限制条件；

根据所述单元网格限制条件，建立稳定的数值模拟方案，获得所述透射边界计算所需节点的时程数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据离散后透射边界所涉及计算节点的覆盖区域的多个所述矩形单元网格，多个所述矩形单元网格节点上对应的所述P-SV波动方程的离散格式以及所述透射边界获得单元网格限制条件，具体包括：

根据多个所述矩形单元网格以及多个所述矩形单元网格所对应的P-SV波动方程的离散格式，获得对应的P波频散曲线方程及S波频散曲线方程；

根据所述透射边界，获得透射边界的P波频散曲线方程及S波频散曲线方程；

根据所述P-SV波动方程的离散格式对应的波导内域的P波频散曲线方程及S波频散曲线方程和所述透射边界的P波频散曲线方程及S波频散曲线方程，采用基于GKS定理发展的稳定性分析方法，获得单元网格限制条件。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述透射边界，获得透射边界的P波频散曲线方程及S波频散曲线方程，具体包括：

根据所述透射边界，获得透射边界的离散格式；

根据所述透射边界的离散格式，获得所述透射边界的P波频散曲线方程及S波频散曲线方程。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述波导内域的P波频散曲线方程及S波频散曲线方程和所述透射边界求解区域的P波频散曲线方程及S波频散曲线方程，获得单元网格限制条件，具体包括：

使所述波导内域的P波频散曲线方程的导数大于零，即不出现相速度指向计算区域外部但群速度指向计算区域内部的P波；

使所述波导内域的S波频散曲线方程的导数大于零，即不出现相速度指向计算区域外部但群速度指向计算区域内部的S波。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，单元网格限制条件为：其中，Δx为透射边界区域的单元网格的第一边长；Δy为透射边界区域的单元网格的第二边长；cp为P波波速，cs为S波波速。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述波导内运动满足的P-SV波动方程，采用有限元离散获得P-SV波动方程的离散格式，具体包括：

对所述波导内运动满足的P-SV波动方程进行中心差分—集中质量有限元离散，得到P-SV波动方程的离散格式。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P波和S波在透射边界求解区域的时程数据包括：位移时程、速度时程、加速度时程和应力时程。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离散后透射边界所涉及计算节点的覆盖区域采用规则的矩形单元网格进行离散的具体方式为：采用规则的矩形双线性有限单元网格。

9.一种高频失稳消除装置，应用于透射边界高频失稳的消除，其特征在于，包括：

初始参数获取模块，获取波导的密度、P波波速、S波波速以及人工边界；

波动方程获取模块，用于根据所述波导的密度、P波波速、S波波速建立波导内运动所满足的波动方程—P-SV波方程；

波动方程离散格式获取模块，用于根据所述波导内运动满足的P-SV波动方程，采用有限元离散获得P-SV波动方程的离散格式；

透射边界获取模块，用于在人工边界上设置透射边界，以吸收入射至边界上的外行波；

单元网格获取模块，用于对透射边界采用时空外推格式离散，离散后透射边界所涉及计算节点的覆盖区域采用规则的矩形单元网格，获得多个矩形单元网格；

网格限制条件获取模块，用于根据离散后透射边界所涉及计算节点的覆盖区域的多个所述矩形单元网格，多个所述矩形单元网格节点上对应的所述P-SV波动方程的离散格式以及所述透射边界获得单元网格限制条件；

时程数据获取模块，用于根据所述单元网格限制条件，建立稳定的数值模拟方案，获得所述透射边界计算所需节点的时程数据。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述单元网格限制条件为：其中，Δx为透射边界区域的单元网格的第一边长；Δy为透射边界区域的单元网格的第二边长；cp为P波波速，cs为S波波速。