非均匀介质热蠕变流动的数值求解-台阵地震学试验室.PDF

第 49 卷 第 4 期 地 　球 　物 　理 　学 　报 Vol . 49 , No . 4 2006 年 7 月 CHINESE 　JOURNAL 　OF 　GEOPHYSICS Jul . , 2006 刘 　洁 ,刘启元 ,宋惠珍. 非均匀介质热蠕变流动的数值求解. 地球物理学报 ,2006 ,49 (4) :1029～1036 Liu J ,Liu Q Y , Song H Z. Numerical method of modeling thermal creeping flow in heterogeneous medium. Chinese J . Geop hys . ( in Chinese) , 2006 , 49 (4) :1029～1036 非均匀介质热蠕变流动的数值求解 刘 　洁 ,刘启元 ,宋惠珍 中国地震局地质研究所 地震动力学国家重点实验室 , 北京 　100029 摘 　要 　针对非均匀介质中热蠕变流动问题 ,给出了有限单元方法与网格 - 粒子方法联合求解新技术 , 即有限单 元方法求解欧拉网格节点上的未知量 ,分布于单元内部作为物质成分标记的粒子反映变形过程. 有限元法求解动 量方程和连续性方程时引入了速度场和压力场等阶插值的压力场稳定的 PetrovGalerkin 方法 ,求解能量方程时采用 了流线迎风 PetrovGalerkin 方法 ,网格 - 粒子算法中采用双线性插值与有限单元插值函数对应. 有限单元计算与网 格 - 粒子计算相对独立 ,两种方法计算的数据通过有限单元节点传递. 同时 ,实现了三角形单元的算法和程序 ,解 决了复杂结构条件下不规则网格计算的问题. 通过经典方腔热对流问题验证了程序 ,给出了不规则形态块体沉降 算例 ,并分析了数值解的稳定性. 关键词 　非均匀介质 , 热蠕变流动 , 网格 - 粒子 ,有限单元方法 ( ) 文章编号　0001 - 5733 2006 04 - 1029 - 08 中图分类号　P631 ,P541 收稿日期 　2005 - 10 - 10 , 2006 - 03 - 10 收修定稿 Numerical method of modeling thermal creeping flow in heterogeneous medium L IU Jie , L IU Qi- Yuan , SON G Hui- Zhen State Key L aboratory of Earthquake Dy namics , Institute of Geology , China Earthquake A dministration , Beij ing 100029 , China Abstract 　A hybrid method for modeling the creeping flow is proposed . In our method the so- called marker-in- cell (MIC) and the Finite Element Method ( FEM) algorithm are combined together to simulate the thermal creeping flo