不分裂卷积完全匹配层与旋转交错网格有限差分在孔隙弹性介质模拟中的应用 被引量：36

1

作者 张鲁新 符力耘 裴正林 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2470-2483,共14页

完全匹配层吸收边界在地震波模拟中已广泛使用,但常用的场分裂格式完全匹配层吸收边界(SPML)和传统的不分裂完全匹配层吸收边界(NPML)对极低频入射波或大角度入射波的边界吸收效果不好.一种无需分裂和显式卷积计算的完全匹配层吸收边界(... 完全匹配层吸收边界在地震波模拟中已广泛使用,但常用的场分裂格式完全匹配层吸收边界(SPML)和传统的不分裂完全匹配层吸收边界(NPML)对极低频入射波或大角度入射波的边界吸收效果不好.一种无需分裂和显式卷积计算的完全匹配层吸收边界(CPML)不仅能够解决常规PML吸收边界的不足,而且具有存储量小、计算效率高、易于编程实现的特点.本文将这种完全匹配层(CPML)吸收边界引入到孔隙弹性介质速度应力格式的旋转交错网格有限差分算法中,对完全匹配层吸收边界参数进行数值分析,得到一组优化的参数.孔隙弹性介质数值模拟结果表明这种不分裂卷积完全匹配层的吸收效果优于常规完全匹配层. 展开更多

关键词 孔隙介质 旋转交错网格 不分裂卷积完全匹配层 常规完全匹配层

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探地雷达FDTD数值模拟中不分裂卷积完全匹配层对倏逝波的吸收效果研究 被引量：18

2

作者 冯德山 杨良勇 王珣 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期4733-4746,共14页

介绍了CPML边界条件的原理,推导了CPML的GPR正演FDTD差分公式,对比分析了Berenger PML、UPML、CPML三种PML对倏逝波的吸收性能.开展了PML边界中关键参数κ和α的选取实验,确定了参数的取值范围与选取原则.然后,以二维TM波为例,研究了倏... 介绍了CPML边界条件的原理,推导了CPML的GPR正演FDTD差分公式,对比分析了Berenger PML、UPML、CPML三种PML对倏逝波的吸收性能.开展了PML边界中关键参数κ和α的选取实验,确定了参数的取值范围与选取原则.然后,以二维TM波为例,研究了倏逝波产生的机理,分析了决定逝波性吸收性能的影响因素.均匀介质的波场快照、检测点的反射误差及全局反射误差对比,说明了3种边界条件对传输波都具有较好的吸收能力,而对低频倏逝波的吸收表现迥异,其中CPML因为引入了参数α,对倏逝波的吸收效果最佳,但离散化造成的全域误差也最大.最后,应用加载UPML和CPML边界条件的FDTD程序,开展了GPR二维剖面法、宽角法矩状地电模型及三维复杂模型的正演,展示了倏逝波反射对雷达正演剖面及波场快照的影响.进一步对比了UPML与CPML对倏逝波的吸收表现优劣,结果显示,CPML可有效减少边界反射误差,并能取得满意的精度,综合考虑对倏逝波的吸收、全域误差、编程难易程度等因素,在GPR正演中推荐使用CPML. 展开更多

关键词 探地雷达 不分裂卷积完全匹配层 单轴各向异性完全匹配层 倏逝波 时域有限差分法

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基于卷积完全匹配层的非规则网格时域有限元探地雷达数值模拟 被引量：18

3

作者 冯德山 王珣 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期413-423,共11页

复频移完全匹配层(Complex Frequency-Shifted PML,CFS-PML)在长时间时域计算中对凋落波、倏失波具有好的吸收效果,并被广泛应用于时域有限差分模拟中.而本文采用卷积方法将CFS-PML应用于时域有限元求解GPR波动方程的数值模拟中.论文以T... 复频移完全匹配层(Complex Frequency-Shifted PML,CFS-PML)在长时间时域计算中对凋落波、倏失波具有好的吸收效果,并被广泛应用于时域有限差分模拟中.而本文采用卷积方法将CFS-PML应用于时域有限元求解GPR波动方程的数值模拟中.论文以TM波为例,推导了基于CPML(Convolutional PML)边界的时域有限元GPR波动方程求解公式,采用Newmark-β方法对时间导数进行离散,有效改善了时域有限元GPR数值计算程序的稳定性.并以狭长模型为例,开展了CPML边界中关键参数m、R和κ的选取实验,通过对比反射误差大小确定了综合最优参数组合.相同时刻UPML与CPML波场快照、3个检测点的反射误差比较,说明CPML较UPML具有更好的吸收效果.最后,采用非规则四边形网格对1个复杂GPR模型进行剖分,应用加载CPML边界条件的FETD程序对该模型进行了正演,得到了二维剖面法、宽角法正演GPR剖面图,说明非规则四边形对复杂模型的良好适应性,基于CPML边界条件的FETD可有效减少边界反射误差,能实现对任意复杂不规则模型的正演模拟. 展开更多

关键词 探地雷达 时域有限元 卷积完全匹配层 单轴各向异性完全匹配层 非规则四边形

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卷积完全匹配层截断3维金属矩形波导的应用研究 被引量：9

4

作者 王玥 王建国 张殿辉 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期1557-1563,共7页

讨论了高功率微波源模拟中波导开放边界截断的需求,分析了不同类型完全匹配层(PML)的特点,选用卷积形式PML截断色散波导器件的开放边界。从自由空间电磁波的平面波解和分裂形式的PML出发,构造了未分裂形式的PML,用傅里叶变换的卷积定理... 讨论了高功率微波源模拟中波导开放边界截断的需求,分析了不同类型完全匹配层(PML)的特点,选用卷积形式PML截断色散波导器件的开放边界。从自由空间电磁波的平面波解和分裂形式的PML出发,构造了未分裂形式的PML,用傅里叶变换的卷积定理,导出了直角坐标系下卷积完全匹配层(CPML)介质中电磁场的迭代形式的离散方程。在不同频率和模式激励源作用下,模拟计算了CPML截断矩形波导开放边界的性能,数值结果表明最大相对误差都小于-70 dB,远好于Mur吸收边界的截断效果。 展开更多

关键词 卷积完全匹配层 时域有限差分 粒子模拟 矩形波导 截断

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全局稳定性一致的共形卷积完全匹配层 被引量：2

5

作者 王玥 王建国 +3 位作者 张殿辉 陈再高 蔡利兵 乔海亮 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期441-445,共5页

在正交网格体系中建立物理模型共形描述的基础上,针对采用扩展元胞技术的共形时域有限差分(ECT-CFDTD)方法模拟计算波导器件遇到的开放端口截断问题,给出了积分形式的共形卷积完全匹配层方法,算法具有与ECT-CFDTD相同的数值稳定性。设... 在正交网格体系中建立物理模型共形描述的基础上,针对采用扩展元胞技术的共形时域有限差分(ECT-CFDTD)方法模拟计算波导器件遇到的开放端口截断问题,给出了积分形式的共形卷积完全匹配层方法,算法具有与ECT-CFDTD相同的数值稳定性。设置不同的完全匹配层的控制参数,对波导中有消逝波存在的情况进行长时间模拟计算,分析共形卷积完全匹配层对消逝波的长效截断能力,分析卷积完全匹配层的截断误差。计算结果显示:积分形式的共形卷积完全匹配层可有效截断波导器件的开放端口。 展开更多

关键词 波导 开放端口 共形 卷积完全匹配层 全局稳定性一致

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卷积完全匹配层截断三维金属圆柱波导的应用

6

作者 孙桂娟 《吉林大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期450-454,共5页

讨论在直角坐标系下用卷积完全匹配层(CPML)截断圆柱波导开放边界的模型,给出了CPML的构造参数.计算了不同频率和模式激励源作用下CPML反射引起的相对误差,数值结果表明,最大相对误差都小于-70dB,能够满足模拟计算的要求.

关键词 卷积完全匹配层 圆柱波导 开放边界 相对误差

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卷积完全匹配层在空爆电磁脉冲2维模拟中的应用 被引量：4

7

作者 高春霞 陈雨生 王良厚 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期1111-1116,共6页

在分析不同类型完全匹配层特点的基础上,选用了卷积形式完全匹配层(CPML)截断空中核爆电磁脉冲数值模拟的开放边界。从自由空间中电磁波的平面波解和分裂形式的完全匹配层出发,构造了未分裂形式的完全匹配层,应用傅里叶变换的卷积定理,... 在分析不同类型完全匹配层特点的基础上,选用了卷积形式完全匹配层(CPML)截断空中核爆电磁脉冲数值模拟的开放边界。从自由空间中电磁波的平面波解和分裂形式的完全匹配层出发,构造了未分裂形式的完全匹配层,应用傅里叶变换的卷积定理,推导出2维旋转椭球-双曲正交坐标系下卷积形式完全匹配层介质中电磁场的迭代形式的离散方程。计算表明,采用CPML吸收边界方法使得截断的外边界处的场的计算误差大大减少。 展开更多

关键词 卷积完全匹配层(cpml) 时域有限差分 电磁脉冲 核爆炸 截断

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考虑卷积完全匹配层数值色散的井间电磁三维正演 被引量：3

8

作者 方思南 潘和平 +2 位作者 杜婷 王智 邓呈祥 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1888-1897,共10页

本文将以卷积完全匹配层为吸收边界条件的时域有限差分法应用到井间电磁的三维正演模拟中.证明了卷积完全匹配层中的数值色散会因为有效延伸因子而产生,列举常规有效延伸因子和网格间距对电磁波相速度各向异性的影响,并通过波场快照验... 本文将以卷积完全匹配层为吸收边界条件的时域有限差分法应用到井间电磁的三维正演模拟中.证明了卷积完全匹配层中的数值色散会因为有效延伸因子而产生,列举常规有效延伸因子和网格间距对电磁波相速度各向异性的影响,并通过波场快照验证卷积完全匹配层中数值色散的存在;进而推广三维卷积完全匹配层中最大有效延伸因子、最大网格间距与激励源主频之间的约束,以此完善卷积完全匹配层的最优参数设置方案.在此基础上,通过正演结果中二次场的垂直磁场分量和走时来展示灵敏度分布,以此划定井间电磁勘探的优势区域,提出井间电磁正反演所需要的约束测井系列和最佳取井方案. 展开更多

关键词 井间电磁(CWEM) 三维正演 时域有限差分(FDTD) 卷积完全匹配层(cpml) 数值色散

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基于时域有限差分算法改进卷积完全匹配层的稳定性 被引量：3

9

作者 谢国大 黄志祥 +1 位作者 王丽华 吴先良 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期188-193,共6页

为了克服时域有限差分算法中卷积完全匹配层对消逝波吸收效果差的缺点,提出一种在卷积完全匹配层后添加特殊吸收层的方法.在不增加物体与吸收层内层距离的情况下,通过调节特殊吸收层中两个衰减因子,使其为常数,并令吸收因子逐层从1增加... 为了克服时域有限差分算法中卷积完全匹配层对消逝波吸收效果差的缺点,提出一种在卷积完全匹配层后添加特殊吸收层的方法.在不增加物体与吸收层内层距离的情况下,通过调节特殊吸收层中两个衰减因子,使其为常数,并令吸收因子逐层从1增加到10,来增强吸收层对消逝波的吸收性能.平面波垂直入射到单层光子晶体的算例表明,添加了特殊吸收层的吸收边界在与散射体相距5个网格的情况下仍能够保持计算结果收敛,而传统的吸收边界则需要相距80个网格才能保证结果收敛,说明该方法提高了对消逝波的吸收性能.进一步在结构中采用此吸收边界来计算多层光子晶体的传输特性曲线,并将其与常规方法计算所得结果做比较,两种结果吻合较好.数值算例验证了该方法的有效性和正确性. 展开更多

关键词 时域有限差分 卷积完全匹配层 消逝波 特殊吸收层 吸收性能 长时间稳定性

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修正的卷积完全匹配层技术 被引量：1

10

作者 谢国大 宋开宏 黄志祥 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第12期1725-1728,共4页

复频移的卷积完全匹配层(convolutional perfectly matched layer,CPML)与时域有限差分(finitedifference time-domain,FDTD)算法递推公式之间存在数值计算时间不同步的问题,诸多算例结果表明CPML的吸波效果并没有达到一些具有相同二阶... 复频移的卷积完全匹配层(convolutional perfectly matched layer,CPML)与时域有限差分(finitedifference time-domain,FDTD)算法递推公式之间存在数值计算时间不同步的问题,诸多算例结果表明CPML的吸波效果并没有达到一些具有相同二阶精度的完全匹配层(perfectly matched layer,PML)的吸波效果。文章采用时间平均近似方法对CPML进行了修正,使其吸波性能与其他具有相同数值计算精度的PML的吸波性能相当;通过2个具有代表性的算例,验证了方法的有效性。该方法思路简单、清晰,只需在传统的CPML代码基础上进行简单的修改,计算时间大大缩减,该方法对于CPML在FDTD算法中的高效应用具有一定的意义。 展开更多

关键词 时域有限差分(FDTD)算法 卷积完全匹配层(cpml) 吸收效果 时间平均近似方法 计算时间

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基于无分裂复频移卷积完全匹配层边界的黏弹介质勒夫波模拟 被引量：1

11

作者 谢俊法 孙成禹 +1 位作者 伍敦仕 乔志浩 《地震学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期244-258,328,共15页

本文建立了无分裂复频移卷积完全匹配层(CFS-CPML)吸收边界条件,利用交错网格下的高精度有限差分格式对黏弹性介质中的勒夫波场进行了数值模拟;分析了松弛机制个数对品质因子拟合精度的影响,验证了CFS-CPML边界条件对大角度掠射波的吸... 本文建立了无分裂复频移卷积完全匹配层(CFS-CPML)吸收边界条件,利用交错网格下的高精度有限差分格式对黏弹性介质中的勒夫波场进行了数值模拟;分析了松弛机制个数对品质因子拟合精度的影响,验证了CFS-CPML边界条件对大角度掠射波的吸收效果.数值结果表明:本文方法所使用的5个松弛机制和空间4阶差分精度,即可在保证计算效率的前提下满足目前理论研究的需要;随着品质因子的减小,频散特征曲线的相速度逐渐向增高的方向偏离理论频散特征曲线的相速度,且各模式的高频能量也随之减弱.本文结果可为发展高精度的面波反演方法提供必要的理论依据. 展开更多

关键词 勒夫波 正演模拟 复频移卷积完全匹配层(CFS-cpml) 吸收边界条件 频散特征

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CPML在脉冲辐射场数值模拟中的应用研究 被引量：1

12

作者 朱翼超 罗根新 +2 位作者 方向 陈宇 邱爽 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1189-1191,1199,共4页

利用时域有限差分法对电磁脉冲模拟器辐射天线产生的电磁场进行数值模拟,在分析卷积完全匹配层(CPML,convolutional perfectly matched layer)原理的基础上,分别选用CPML和修正的完全匹配层(MPML)两种吸收边界条件进行对比分析,仿真结... 利用时域有限差分法对电磁脉冲模拟器辐射天线产生的电磁场进行数值模拟,在分析卷积完全匹配层(CPML,convolutional perfectly matched layer)原理的基础上,分别选用CPML和修正的完全匹配层(MPML)两种吸收边界条件进行对比分析,仿真结果表明CPML不仅可以吸收传播模,而且还能够有效吸收低频凋落波,获得了很好的截断效果,展示了其在电磁脉冲模拟器数值模拟中的应用前景。 展开更多

关键词 卷积完全匹配层 修正完全匹配层 时域有限差分 电磁脉冲

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基于帕德近似法模拟一般色散媒质电波传播的ADE-FDTD-CPML统一实现方案 被引量：4

13

作者 刘广东 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1382-1387,共6页

为方便一站式处理常见几类各向同性、线性、无磁耗电色散媒质的电波传播问题,提出了一种ADEFDTD-CPML统一实现方案:一是问题空间和吸收边界的统一处理;二是色散特性的统一建模:适用的媒质类型可以是单一的Havriliak-Negami(H-N)媒质、Da... 为方便一站式处理常见几类各向同性、线性、无磁耗电色散媒质的电波传播问题,提出了一种ADEFDTD-CPML统一实现方案:一是问题空间和吸收边界的统一处理;二是色散特性的统一建模:适用的媒质类型可以是单一的Havriliak-Negami(H-N)媒质、Davidson-Cole(D-C)媒质、Cole-Cole(C-C)媒质、Debye媒质、常规媒质或其任意组合;媒质属性可以是单极或多极的、有电耗的或无电耗的.该方案利用帕德(Padé)近似法,导出了一组整数阶辅助微分方程(ADEs),既克服了时域描述时遇到的分数阶导数困难,又展现了通用性好、复杂度低等优势.几个一维、三维算例解析、数值结果之间的对比,初步证实了统一实现方案的可行性和有效性. 展开更多

关键词 色散媒质 时域有限差分法 卷积完全匹配层 帕德近似法

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三维柱坐标ADI-FDTD算法及其CPML实现 被引量：1

14

作者 朱大伟 陈海林 +1 位作者 杨洁 陈彬 《微波学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期8-12,39,共6页

提出一种三维柱坐标交互隐式方向(ADI)时域有限差分算法(FDTD)及其卷积完全匹配层(CPML)的实现方案。首先,为了简化公式的冗繁和编程的需要,将传统三维柱坐标时域有限差分算法转换成矩阵表达式的形式。其次,以矩阵变换的方式提出三维柱... 提出一种三维柱坐标交互隐式方向(ADI)时域有限差分算法(FDTD)及其卷积完全匹配层(CPML)的实现方案。首先,为了简化公式的冗繁和编程的需要,将传统三维柱坐标时域有限差分算法转换成矩阵表达式的形式。其次,以矩阵变换的方式提出三维柱坐标系下ADI-FDTD算法的矩阵表达式。最后,将匹配层的影响参数以辅助变量的方式添加至该算法中,从而完成本文算法的CPML实现。算例证明本文算法在时域和频域均有较好的效率和精度,并且具有良好的CPML吸收效果,其反射系数可达-63^-70 dB。 展开更多

关键词 三维柱坐标 交互变换 时域有限差分 矩阵表达式 辅助变量 卷积完全匹配层

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CPML条件下黏弹介质地震波传播的有限差分模拟与特征分析 被引量：1

15

作者 乐友喜 张会娟 +3 位作者 问雪 刘兵卿 赵迎 刘陈希 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2016年第2期49-55,共7页

在波动方程有限差分波场数值模拟中,为了使计算得到的边界波场值更接近于真实的边界波场值,需要使用边界条件以减少来自计算区域边界的人为反射能量。传统的分裂式完全匹配层(SPML)吸收边界条件不能有效吸收掠射波,后来发展的不分裂卷... 在波动方程有限差分波场数值模拟中,为了使计算得到的边界波场值更接近于真实的边界波场值,需要使用边界条件以减少来自计算区域边界的人为反射能量。传统的分裂式完全匹配层(SPML)吸收边界条件不能有效吸收掠射波,后来发展的不分裂卷积完全匹配层(CPML)能够较好地处理这个问题,并且CPML在处理边界问题时无需对波场进行非物理分裂。本文针对Kelvin-Voigt模型的黏弹性介质,采用高阶交错网格有限差分方法进行数值模拟,同时利用CPML吸收边界条件进行边界处理。数值模拟结果表明:与弹性波相比,大角度入射产生的低频掠射波对黏弹性波的影响更大;CPML吸收边界条件对低频掠射波的吸收效果比传统的SPML吸收边界条件更好。 展开更多

关键词 不分裂卷积完全匹配层 数值模拟 黏弹性 衰减

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时域有限差分法中的GPU加速高效CPML方案

16

作者 白冰 牛中奇 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期194-199,212,共7页

针对并行CPML存在的计算冗余和访问冗余问题,提出了一种用于时域有限差分法的图形处理器加速无除法联合最小访存CPML更新方案.该方案通过重新安排CPML迭代公式,将除法操作吸收进公式的固定系数中,消去了图形处理器计算中负担繁重的除法... 针对并行CPML存在的计算冗余和访问冗余问题,提出了一种用于时域有限差分法的图形处理器加速无除法联合最小访存CPML更新方案.该方案通过重新安排CPML迭代公式,将除法操作吸收进公式的固定系数中,消去了图形处理器计算中负担繁重的除法操作.该方案进一步通过合并PML区域内时域有限差分法常规场值更新步骤和CPML更新步骤,剔除了这两个步骤中的重复访存,使算法的访存需求最小化.数值验证结果表明,在同等精度下,CPML更新过程和PML区域场值整体计算过程分别减少了70%和44%的计算时间. 展开更多

关键词 时域有限差分法 卷积完全匹配层 图形处理器 并行计算 计算统一设备架构

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基于CUDA架构的三维CPML-FDTD并行方法 被引量：4

17

作者 胡媛 李康 +1 位作者 孔凡敏 杜刘革 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2011年第25期220-223,共4页

为解决时域有限差分(FDTD)算法应用于电大尺寸目标仿真的巨大耗时问题,应用FDTD算法的并行特性和通用图形处理器(GPGPU)技术,实现了一种基于计算统一设备架构(CUDA)的三维FDTD并行计算方法,采用了时域卷积完全匹配层(CPML)吸收边界条件... 为解决时域有限差分(FDTD)算法应用于电大尺寸目标仿真的巨大耗时问题,应用FDTD算法的并行特性和通用图形处理器(GPGPU)技术,实现了一种基于计算统一设备架构(CUDA)的三维FDTD并行计算方法,采用了时域卷积完全匹配层(CPML)吸收边界条件模拟开域空间,对不同网格数目标仿真计算。进一步结合FDTD算法和CUDA的特点进行了优化,当计算空间元胞数在十万数量级及以上时,优化前后GPU运算相对于同时期的CPU分别可获得10和25倍以上的加速,结果表明该方法较适合用于实际电磁问题的仿真。 展开更多

关键词 时域有限差分(FDTD) 并行计算 时域卷积完全匹配层(cpml) 基于计算统一设备架构(CUDA) 通用图形处理器(GPGPU) 加速

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一种截断Cole-Cole色散媒质CPML的FDTD方案

18

作者 刘广东 《河南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第2期45-50,共6页

近年来,基于帕德(Padé)近似法,一种面向一般Cole-Cole色散媒质的时域有限差分(FDTD)方案被提出.为了应用该方案处理实际的电磁问题,发展了一种对应的卷积完全匹配层(CPML)吸收边界.该吸收边界具有复杂度低的优势,便于问题空间和吸... 近年来,基于帕德(Padé)近似法,一种面向一般Cole-Cole色散媒质的时域有限差分(FDTD)方案被提出.为了应用该方案处理实际的电磁问题,发展了一种对应的卷积完全匹配层(CPML)吸收边界.该吸收边界具有复杂度低的优势,便于问题空间和吸收边界的统一处理.通过一维、三维2个算例,初步证实了该边界的良好吸收效果. 展开更多

关键词 时域有限差分法 帕德近似法 Cole-Cole色散媒质 卷积完全匹配层

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基于二阶系统的NCPML吸收边界三维声波逆时偏移方法 被引量：3

19

作者 李青阳 吴国忱 +1 位作者 杨凌云 王玉梅 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期901-911,935,共12页

二阶声波方程逆时偏移中,常规分裂完全匹配层(SPML)吸收边界条件是目前比较常用的吸收边界条件,但是常规SPML吸收边界条件存在变量个数多、计算存储量大、计算效率低下等缺点,影响了三维逆时偏移的实际应用。为此引进一种新的卷积完全... 二阶声波方程逆时偏移中,常规分裂完全匹配层(SPML)吸收边界条件是目前比较常用的吸收边界条件,但是常规SPML吸收边界条件存在变量个数多、计算存储量大、计算效率低下等缺点,影响了三维逆时偏移的实际应用。为此引进一种新的卷积完全匹配层(NCPML)吸收边界条件,将其拓展应用于三维声波方程正演模拟,然后应用于三维逆时偏移。该方法基于SPML吸收边界条件,忽略复数频率域中衰减因子的空变特性,反变换至时间域即得到二阶系统下声波方程的NCPML吸收边界条件。均匀介质模型实验表明,NCPML吸收边界条件在数值模拟中计算效率和内存占用上较常规SPML吸收边界条件更优。SEG/EAGE推覆体模型和实际资料的三维逆时偏移实验结果表明,NCPML吸收边界条件具有更好的稳定性。 展开更多

关键词 卷积完全匹配层 二阶系统 声波方程 逆时偏移 内存优化 计算效率 鲁棒性

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瞬变电磁低频近似Maxwell方程的CPML吸收边界及施加方法

20

作者 柳尚斌 李雪峰 +2 位作者 蓝日彦 李敦仁 孙怀凤 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1472-1481,共10页

为保证瞬变电磁场晚期信号计算正确,在时域有限差分正演中通常采用低频近似,即将磁场散度方程显式的包含在电磁场迭代方程中,因而H_(z)的求解方式与H_(x)、H_(y)不同,导致常规CPML吸收边界无法施加.本文重新推导了CPML介质中的迭代方程... 为保证瞬变电磁场晚期信号计算正确,在时域有限差分正演中通常采用低频近似,即将磁场散度方程显式的包含在电磁场迭代方程中,因而H_(z)的求解方式与H_(x)、H_(y)不同,导致常规CPML吸收边界无法施加.本文重新推导了CPML介质中的迭代方程,并将其与常规介质中的迭代方程在形式上进行了统一,提出了一种适用于瞬变电磁低频近似下三维FDTD的CPML边界条件及施加方法.首先采用均匀半空间模型来验证本方法的有效性,发现模拟结果与解析解吻合较好,且模拟用时为采用Dirichlet边界FDTD用时的一半;而且,反射误差实验验证了本文的CPML边界吸收效率较高.之后,模拟了典型的三层模型,发现本方法的模拟结果与线性数字滤波解吻合程度较好.最后采用本方法计算了航空瞬变电磁带地形的复杂模型,实验证明了本文提出的CPML具有广泛的适用性. 展开更多

关键词 瞬变电磁 三维正演 FDTD 低频近似 卷积完全匹配层(cpml)

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