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申请/专利权人：中国科学院大学

摘要：本发明公开了一种东亚地区地幔动力学的数值模拟方法，包括以下步骤：化学组分计算模块调用不同组分场的参数，计算不同组分的影响以及其运动；相变计算模块调用相变参数，计算组分的相变过程以及其对流场的影响；并行算法模块根据需要启动并行计算节点、协调计算节点间的数据调度，并根据初边值条件设置全局或节点的信息；流体运动核心计算模块根据有限元节点信息建立矩阵系统，并根据配置文件确定是否调用化学组分计算模块和相变计算模块，最终计算物质速度与温度。本发明中的模型结合自适应网格方法，可包含与应变率相关的流变特性，对深部动力过程的模拟更加真实地球，结果更加合理。

主权项：1.一种东亚地区地幔动力学的数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：设置初边值条件，设置动力学参数；化学组分计算模块调用不同组分场的参数，计算不同组分的影响以及其运动；相变计算模块调用相变参数，计算组分的相变过程以及其对流场的影响；并行算法模块根据需要启动并行计算节点、协调计算节点间的数据调度，并根据初边值条件设置全局或节点的信息；流体运动核心计算模块根据有限元节点信息建立矩阵系统，并根据配置文件确定是否调用化学组分计算模块和相变计算模块，最终计算物质速度与温度；所述流体运动核心计算模块的最终计算公式为 其中，代表应变率，p为压力，u为速度； 其中不可压缩条件下上述两个方程分别为： 能量守恒方程为 其中，Cp为热容，T为温度，k为热导率，方程右端为热源项，代表潜热生热，S为熵，X代表某材料的比例；所述流体运动核心计算模块的最终计算公式还包括组分平流方程，所述组分平流方程的计算公式为 其中，ci代表第i个组分值，qi为该组分的生成或减少值；忽略化学组分的影响，由岩石的热膨胀性产生的密度异常的计算公式为Δρ＝-αρ0T-T0其中，α,ρ0和T0分别为热膨胀系数、参考密度和参考温度；全应力张量计算公式为σij＝τij-pδij其中，σij,p和δij分别表示偏应力、动压力和Kroneckerδ函数；偏应力张量计算公式为 其中μ为黏度；所述黏度的处理方法为：计算扩散蠕变和位错蠕变；计算屈服黏度；根据屈服黏度、扩散蠕变和位错蠕变得到黏度；所述扩散蠕变和位错蠕变的计算公式为其中，扩散蠕变μdiff中，取n＝1，位错蠕变μdisl中，取n＝3.5；A为参数因子，E为活化能，V为活化体积，P为压力，R为气体常数，为应变率张量的第二不变量，Tr为温度；所述屈服黏度的计算公式为 其中，τyield＝minτ0+fcP，τy，max,τ0为表面屈服强度，fc为摩擦系数，τy，max为最大屈服强度；所述黏度的计算公式为

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