海洋地震工程流固耦合问题统一计算框架——不规则界面情形 |
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引用本文: | 陈少林,程书林,柯小飞.海洋地震工程流固耦合问题统一计算框架——不规则界面情形[J].力学学报,2019,51(5). |
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作者姓名: | 陈少林 程书林 柯小飞 |
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作者单位: | 南京航空航天大学土木工程系,南京,210016;南京航空航天大学土木工程系,南京,210016;南京航空航天大学土木工程系,南京,210016 |
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摘 要: | 海底地震动场及海洋声场的模拟中,需要考虑复杂海床介质及海底地形的影响,涉及到海水、饱和海床、弹性基岩之间的相互耦合.传统的方法分别采用声波方程描述理想流体、Biot方程描述饱和海床、弹性波方程描述基岩,分别进行空间离散和界面耦合,十分不便.本文基于理想流体、固体分别为饱和多孔介质的特殊情形(孔隙率分别为1和0),由饱和多孔介质的Biot方程可退化得到理想流体的声波方程和固体的弹性波方程.然后,以饱和多孔介质方程为基础,经集中质量有限元离散,严格考虑不同孔隙率的饱和多孔介质在不规则界面的耦合条件,通过求解法向和切向界面力的途径,建立了不同孔隙率的饱和多孔介质耦合情形的求解方法,将流体、固体、饱和多孔介质间的耦合问题纳入到统一计算框架,并编制了相应的三维并行分析程序.考虑海水–弹性基岩、海水–饱和海床–弹性基岩体系中凹陷地形情形,采用本文提出的统一计算框架,结合透射边界条件,分析了P波入射时的动力反应,并通过结果是否满足界面条件,验证了该统一计算框架的有效性以及并行计算的可行性.
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关 键 词: | 流固耦合 饱和多孔介质 海洋地震工程 不规则海底地形 透射边界 并行计算 |
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