Разработка российских ученых улучшит сейсморазведку и ультразвуковую дефектоскопию

МОСКВА, 11 ноября. /ТАСС/. Российские ученые разработали высокоэффективные модификации численных методов, позволяющие одновременно повысить точность и снизить ресурсоемкость компьютерного моделирования того, как упругие волны распространяются в средах со сложной геометрией. Разработка имеет огромное значение для сейсморазведки полезных ископаемых и ультразвуковой дефектоскопии материалов, сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.

"Вместо того, чтобы использовать "тяжелую артиллерию" в виде неструктурированной сетки по всему объему, мы точечно усиливаем разрешение только там, где это реально необходимо. Мы рассмотрели разные варианты: от сеток, которые гибко огибают границы геологических слоев, до отдельных мобильных "заплаток", которые можно размещать вокруг трещин. Это дает гибкий инструмент для решения их задач", - пояснила ведущий научный сотрудник МФТИ Алена Фаворская, чьи слова приводит Центр научной коммуникации вуза.

Фаворская и другие ученые уже много лет разрабатывают подходы, позволяющие использовать так называемые "химерные" сетки для моделирования того, как распространяются различные упругие колебания в сложно устроенных средах. Суть этого подхода заключается в том, что в его рамках изучаемый объект не описывается только одной единой сеткой, а его геометрия разбивается на нескольких сеток разного типа.

Это позволяет применять детальные сетки-"вставки" для моделирования движения волн в самых ответственных участках, в том числе в окрестностях трещин, границ между пластами или на поверхностях сложной формы, и использовать более простые сетки для анализа поведения колебаний в других частях изучаемых объектов. Российские исследователи разработали несколько подобных "химерных" подходов и сравнили их производительность и точность работы.

Для этого ученые провели серию тестовых расчетов, чтобы проверить эффективность своих разработок на двух реалистичных моделях. Первой стала задача сейсмической разведки, где моделировалось распространение волн в геологической среде со сложным рельефом поверхности и внутренними разломами. Вторая - задача ультразвуковой дефектоскопии железнодорожного рельса, где необходимо было точно описать прохождение волн по его сложному профилю.

Результаты этих расчетов совпали с тем, какие данные выдают популярные программные пакеты для моделирования распространения волн, что подтвердило высокую точность предложенных алгоритмов. При этом разработанные российскими учеными подходы позволяют получать такие же результаты со значительно меньшими расходами времени и вычислительных ресурсов, что позволяет использовать их, в том числе, для подготовки модельных данных для обучения систем ИИ, способных интерпретировать сейсмограммы и автоматических находить дефекты.