本发明专利技术提供一种基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法、设备及介质。该方法包括：生成全模型非结构网格；计算全局每个网格单元允许的最大时间步长；根据所述最大时间步长和指定的时间步长，确定每个网格单元的最终模拟时间步长；将全局的网格单元按照最终的模拟时间步长分级；根据网格单元的分级结果，进行间断有限元模拟波场计算更新。本发明专利技术针对使用有限元网格对地下介质模型进行精细剖分时，不可避免地出现“小网格高速体”单元，导致时间步长受到限制的问题给出了一种局部时间步长更新方法，突破了少数小时间步长单元对全局时间步长的限制，使模拟效率得到提高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地震勘探领域，涉及地震波数值模拟技术，更具体地，涉及一种基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法、电子设备及存储介质。
技术介绍
1、地震数值模拟是研究地震波传播特征，分析地质构造的可靠方法。地震数值模拟的方法主要有有限差分方法、有限元方法、伪谱法等。这些方法均依赖对模型的网格剖分。其中有限元方法具有精度较高，方法的适用性更强的特点。地震波数值模拟中的有限元网格通常是非结构性的四面体网格。
2、有限元地震波数值模拟计算时非常关注的一点就是模拟时间步长。由于地震波动方程是一个运动方程，因此其中存在对时间的推演过程，也就是对时间维度的离散。如果时间步长选择不合适对模拟的效率和精度都会有影响。具体来说，如果模拟步长选择过大，会导致模拟结果不收敛。而模拟步长过小会导致计算需要太多步，降低模拟效率。因此，如何获取合适的计算时间步长一直以来都是研究的重点。
3、通常来说，数值模拟计算会在全局的模拟中使用相同的时间步长。即时间步长不会随着模拟位置的变化而改变。这一选择的原则往往是基于全局模拟收敛而制定的，即时间步长足够小，可以满足每个位置的计算要求。这就会使得全局时间步长对于某些位置的网格上的计算来说过于严苛，而显得没有必要。从某种程度上来看也是对计算效率的一种损失。
4、间断有限元技术(dgfem)以其单元相互解耦的特点近年来受到地震数值模拟领域研究人员的关注。目前，dgfem可以通过自适应地调整单元的阶数，来平衡计算精度和效率。但该方法还是将全局计算设置为统一时间步长。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有的间断有限元地震数值模拟计算中必须使时间步长满足全局稳定性条件的问题，给出了一种可根据局部网格单元的介质速度、网格阶数、网格尺寸确定每一个单元的局部时间步长，再将局部时间步长的计算与全局同步的间断有限元地震波数值模拟方法，提高模拟效率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，包括：
3、生成全模型非结构网格；
4、计算全局每个网格单元允许的最大时间步长；
5、根据所述最大时间步长和指定的时间步长，确定每个网格单元的最终模拟时间步长；
6、将全局的网格单元按照最终的模拟时间步长分级；
7、对网格单元的分级结果，进行间断有限元模拟波场计算更新。
8、进一步地，所述生成全模型非结构网格包括生成二维三角形或三维四面体网格。
9、进一步地，根据网格的尺寸r、网格内的介质速度v、网格的阶数p计算全局每个单元允许的最大时间步长。
10、进一步地，确定每个网格单元的最终模拟时间步长包括：
11、将指定的时间步长除以预定倍数，如果值小于单元允许的最大时间步长，则将该值确定为该网格单元的最终模拟时间步长；
12、如果值不小于单元允许的最大时间步长，则用该值再次除以预定倍数，直至数值小于单元允许的最大时间步长，将该数值确定为该网格单元的最终模拟时间步长。
13、进一步地，所述预定倍数为3。
14、进一步地，采用间断galerkin有限元模拟方法进行地震波模拟。
15、进一步地，将全局网格单元按照最终的模拟时间步长分为3个时间步长级别，其中级别1为最严格时间步长限制。
16、进一步地，进行间断有限元模拟波场计算更新时分级别更新波场，不同的级别之间进行通信时，使用平均近似值、线性插值或者使用最近时刻值。
17、本专利技术还提供一种电子设备，所述电子设备包括：
18、存储器，存储有可执行指令；
19、处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法。
20、本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法。
21、本专利技术针对现有的间断有限元地震数值模拟计算中必须使时间步长满足全局稳定性条件的问题，给出了一种可根据局部网格单元的介质速度、网格阶数、网格尺寸确定每一个网格单元的局部时间步长，再将局部时间步长的计算与全局同步的间断有限元地震波数值模拟方法，提高了模拟效率。
22、本专利技术利用局部时间步长技术可以有效的减少全局模拟计算步数，只在局部网格条件较差、介质速度较高的单元中多计算1～2步波场更新，从而提高全局地震波模拟的计算效率。
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【技术保护点】
1.一种基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，所述生成全模型非结构网格包括生成二维三角形或三维四面体网格。
3.根据权利要求1所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，根据网格的尺寸r、网格内的介质速度v、网格的阶数p计算全局每个单元允许的最大时间步长。
4.根据权利要求1所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，确定每个网格单元的最终模拟时间步长包括：
5.根据权利要求4所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，所述预定倍数为3。
6.根据权利要求1所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，采用间断Galerkin有限元模拟方法进行地震波模拟。
7.根据权利要求1所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，将全局网格单元按照最终的模拟时间步长分为3个时间步长级别，其中级别1为最严格时间步长限制。
>8.根据权利要求1所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，进行间断有限元模拟波场计算更新时分级别更新波场，不同的级别之间进行通信时，使用平均近似值、线性插值或者使用最近时刻值。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法。
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【技术特征摘要】
1.一种基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，所述生成全模型非结构网格包括生成二维三角形或三维四面体网格。
3.根据权利要求1所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，根据网格的尺寸r、网格内的介质速度v、网格的阶数p计算全局每个单元允许的最大时间步长。
4.根据权利要求1所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，确定每个网格单元的最终模拟时间步长包括：
5.根据权利要求4所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波模拟方法，其特征在于，所述预定倍数为3。
6.根据权利要求1所述的基于局部时间步长的间断有限元地震波...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩德超，刘卫华，白鹏，张春丽，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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