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龙图腾网获悉北京大学申请的专利一种基于间断伽辽金法与MPI的水下爆炸载荷计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121435819B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-08发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511547008.4，技术领域涉及：G06F30/28；该发明授权一种基于间断伽辽金法与MPI的水下爆炸载荷计算方法是由刘谋斌;廉朝旭;武文斌设计研发完成，并于2025-10-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于间断伽辽金法与MPI的水下爆炸载荷计算方法在说明书摘要公布了：本申请涉及大规模水下爆炸问题，具体是一种基于间断伽辽金法与MPI的水下爆炸载荷计算方法。一种基于间断伽辽金法与MPI的水下爆炸载荷计算方法包括以下步骤：对水域几何模型进行非结构网格划分，将经过空间离散和时间离散后的非结构网格中数据依据中LDGM二阶波动方程进行计算，计算过程中利用METIS进行区域分解，将非结构网络划分为多个子域分配给不同处理器，处理器间通过MPI交换子域边界上的数值通量，进行并行处理，直至时域循环计算完成，得到流场随时间演化的压力场。其运用LDGM求解流场压力载荷，能更精确地捕捉冲击波的强梯度和空化区域的局部细节，避免了数值耗散和振荡问题，并通过并行处理方案提高计算效率。

本发明授权一种基于间断伽辽金法与MPI的水下爆炸载荷计算方法在权利要求书中公布了：1.一种基于间断伽辽金法与MPI的水下爆炸载荷计算方法，其特征在于：包括以下步骤： S1.网格剖分：建立水下爆炸问题中的水域几何模型，计算域是在直角坐标系O-xyz中建立的，并将其离散化为个不重叠的非结构四面体单元{=1,2,...,}，得到包含网格组成信息、节点坐标信息的网格文件； S2.划分子域：依据步骤S1中的网格文件获取网格单元的相邻关系，生成用于METIS软件包划分的文本文件； S3.单元信息初始化：根据设置的子域数量，采用gpmetis程序进行多级划分，得到包含单元归属性的区域划分文件；并行读入步骤S1中生成的网格文件，在每个CPU核内对所属子域的节点和单元进行局部重新编号并删除重复节点，确保共享节点在本地存储的唯一性，以支持子域数据的连续访问； S4.MPI信息初始化：建立网格单元、单元表面、网格节点的相邻拓扑关系，根据相邻子域中单元和节点的拓扑结构，建立并存储每两个相邻子域之间的关系，并将其连续存储在为非阻塞通信所建立的数据结构中； S5.降阶处理：引入辅助变量，将LDGM离散二阶波动方程表述为一阶形式，如式1和式2， 其中，表示水动力学声学压力，上标表示时间导数，流体声速为和分别为流体的体积模量和密度； S6.求解近似解：在分段多项式空间中寻找近似解，使得对于所有基函数在分段多项式空间中分别满足式3-式6关系， 其中，,和分别是法向量n在x-、y-和z-方向上的分量，、、和是数值通量，它们是离散化四面体单元边界上的单值函数，流体声速为，和分别为流体的体积模量和密度； S7.引入数值通量： 对于内部计算域中的单元边界，数值通量计算方式如式7和式8所示， 式中，，稳定性系数，辅助向量系数，，是指向单元面外的单位法向量，、、是在x-、y-、z-三个方向上的分量，其中式7和式8中的、、和的计算式分别由式9-式12给出， 式中，上标“”和“”表示两个相邻四面体单元共享的表面s上的变量，其中上标“”表示四面体K的变量，“”表示K的相邻四面体单元的变量； 对于计算域外表面的单元边界，数值通量计算方式如式13-14所示， 13 14； 式中，流体声速为，和分别为流体的体积模量和密度，p表示水动力学声学压力，稳定性系数，gN表示水下爆炸入射载荷在流场边界上的法向梯度，c1和a1是定义在无反射边界的阻抗系数，代表流体节点的加速度； S8.并行处理：将步骤S1中的每个非结构网格中的数据按照不同的计算单元类型进行计算，确保每块数据都集中在缓存中，允许CPU核连续执行相同类型的计算；数据通信采用MPI_ISend和MPI_IRecv，采用MPI_Waitall来确保所有的数据通信都已完成； S9.时间离散：采用四阶龙格-库塔方法更新时域中的变量值，将所需要的物理量并行输出，每个CPU核生成对应的网格信息和流场物理量，最终进行后处理，其中时间步长的大小根据CFL条件来确定，如式15 式中设置CFL=0.01，是所有离散化单元中的最小特征长度，流体声速为，和分别为流体的体积模量和密度； S10.将经过空间离散和时间离散后的计算域中的非结构网格中的数据依据步骤S6中LDGM公式进行计算，计算过程中利用步骤S2、步骤S3中METIS进行区域分解，将非结构网格划分为多个子域分配给不同处理器，处理器间通过步骤S4、步骤S8中的MPI交换子域边界上的数值通量，进行并行处理，直至时域循环计算完成，得到流场随时间演化的压力场。

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