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一阶弹性波方程数值模拟中的混合吸收边界条件 被引量:14
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作者 任志明 刘洋 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期595-606,共12页
Liu和Sen(2010和2012)在地震波场数值模拟中提出一种混合吸收边界条件.该方法具有计算量小、容易实现及吸收效果好等优点.但现有的混合吸收边界条件是针对二阶位移-应力方程设计的,存在稳定性问题.本文首先推导了两种速度-应力单程波方... Liu和Sen(2010和2012)在地震波场数值模拟中提出一种混合吸收边界条件.该方法具有计算量小、容易实现及吸收效果好等优点.但现有的混合吸收边界条件是针对二阶位移-应力方程设计的,存在稳定性问题.本文首先推导了两种速度-应力单程波方程:二阶Higdon单程波方程和一阶Higdon单程波方程.进而提出基于一阶弹性波方程的混合吸收边界条件方法.在内部区域和边界之间引入一个过渡区域,通过单程波与双程波方程平滑过渡来消除人工边界反射.为了改善混合吸收边界条件的吸收效果和稳定性,我们采用了能同时吸收纵、横波反射的一阶单程波方程和与变量位置有关的加权系数.为了验证混合吸收边界条件的有效性,将其与常规分裂完全匹配层(PML)方法进行了比较.数值模拟结果表明,与PML边界条件相比,混合吸收边界条件在耗用更小计算时间和存储量的前提下,可以获得更好的吸收效果.另外,本文提出的两种混合吸收边界条件中,混合一阶Higdon吸收边界条件具有更好的稳定性. 展开更多
关键词 混合吸收边界条件 Higdon单程波方程 完全匹配层 数值模拟 一阶弹性波速度-应力方程
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基于优化有限差分和混合吸收边界条件的三维VTI介质声波和弹性波数值模拟 被引量:8
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作者 徐世刚 刘洋 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2950-2968,共19页
传统有限差分系数是通过泰勒级数展开求取的,这样导致所计算的频散曲线在大波数区域会产生较强的数值误差.针对二阶空间偏导数的显式有限差分离散,本文发展了一种新的优化差分系数方法:首先将泰勒级数展开与多点采样方法结合应用于空间... 传统有限差分系数是通过泰勒级数展开求取的,这样导致所计算的频散曲线在大波数区域会产生较强的数值误差.针对二阶空间偏导数的显式有限差分离散,本文发展了一种新的优化差分系数方法:首先将泰勒级数展开与多点采样方法结合应用于空间频散关系,基于最大范数建立直观有效的优化目标函数,采用Remez算法求解该目标函数,从而获得最优化差分系数.利用优化有限差分方法求解三维垂直对称轴横向各向同性(VTI)介质中的声波和弹性波方程.另外,本文将二维混合吸收边界条件推广到三维VTI介质中,用于吸收人工截断边界反射;基于各向异性特征,合理调整了边界区域的速度值来提高吸收效果.考虑到三维情况下计算效率的问题,本文波场外推过程中采用图形处理器(GPU)取代传统的中央处理器(CPU).数值精度分析表明,相比较于传统的泰勒级数展开方法,优化有限差分方法在大波数区域对频散误差的压制效果更明显.在三维均匀和修改的Hess VTI模型中的数值模拟实验证明了本文方法具有更高的精度与效率,混合吸收边界条件在三维VTI介质中具有良好的边界吸收效果. 展开更多
关键词 数值模拟 有限差分 优化方法 各向异性波动方程 混合吸收边界条件 图形处理器
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弹性波数值模拟中的高斯型混合吸收边界条件及其GPU并行 被引量:7
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作者 王绍文 宋鹏 +3 位作者 谭军 解闯 毛士博 王倩倩 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期485-495,I0009,共12页
当前弹性波方程数值模拟中的混合吸收边界通常采用线性加权或指数型加权系数,未能兼顾内边界和外边界的综合吸收效果,且边界差分格式不适应于GPU的并行加速。为此,提出了一种弹性波数值模拟中吸收效率更高的高斯型混合吸收边界条件,并... 当前弹性波方程数值模拟中的混合吸收边界通常采用线性加权或指数型加权系数,未能兼顾内边界和外边界的综合吸收效果,且边界差分格式不适应于GPU的并行加速。为此,提出了一种弹性波数值模拟中吸收效率更高的高斯型混合吸收边界条件,并推导了更适用于GPU加速的一阶Higdon混合吸收边界条件差分格式。模型实验结果表明,与常规线性及指数型混合吸收边界相比,高斯型混合吸收边界可更有效压制内边界和外边界反射,具有更高的吸收效率;文中推导的边界差分格式在保证吸收精度的前提下,可显著提高混合边界的GPU加速效率,更适用于大规模弹性波场数值模拟。 展开更多
关键词 弹性波 数值模拟 混合吸收边界条件 高斯型 GPU
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弹性波方程正演混合吸收边界的改进 被引量:3
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作者 崔丽苹 张会星 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期87-92,共6页
边界反射问题是地震波正演模拟的重要研究内容,高吸收效率、低消耗的边界条件越来越受到关注。本文针对弹性波一阶方程正演模拟过程中的混合吸收边界存在的问题,提出一种过渡区指数型加权叠加参数的混合吸收边界条件。模型模拟结果表明... 边界反射问题是地震波正演模拟的重要研究内容,高吸收效率、低消耗的边界条件越来越受到关注。本文针对弹性波一阶方程正演模拟过程中的混合吸收边界存在的问题,提出一种过渡区指数型加权叠加参数的混合吸收边界条件。模型模拟结果表明,同常规混合吸收边界算法相比,本文算法能够提高边界反射压制效果,提高数值模拟精度。 展开更多
关键词 混合吸收边界 指数型加权叠加参数 速度应力方程 正演模拟
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FDTD方法分析高功率微波粗糙地面散射特性 被引量:6
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作者 齐国雷 周东方 +1 位作者 饶育萍 宋航 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期2092-2096,共5页
采用时域有限差分方法(FDTD)对高功率微波(HPM)近地面传输进行了仿真,其中提出的一种完全匹配层-广义完全匹配层混合吸收边界,较好地抑制了常规FDTD方法在计算低掠射角入射时产生的边缘绕射现象。将理想水平地面数值计算结果与解析法结... 采用时域有限差分方法(FDTD)对高功率微波(HPM)近地面传输进行了仿真,其中提出的一种完全匹配层-广义完全匹配层混合吸收边界,较好地抑制了常规FDTD方法在计算低掠射角入射时产生的边缘绕射现象。将理想水平地面数值计算结果与解析法结果对比验证计算模型的正确性,通过数值计算结果分析高功率微波粗糙地面的散射特性。理论分析和仿真结果表明:粗糙地面对散射系数变化影响较明显,从宏观角度上看,散射系数曲线同理想水平地面散射系数曲线相似,即随掠射角的增大散射系数先减小后增大;从微观角度上看,由于粗糙地面的作用,其散射系数曲线并不存在布鲁斯特角,且在某一区域并非单调增加或减小。 展开更多
关键词 高功率微波 粗糙地面 散射特性 时域有限差分 混合吸收边界
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一种计算效率优于XFDTD电磁仿真软件的方法 被引量:5
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作者 陈鹏 房少军 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期264-266,共3页
提出了一种基于FDTD方法的PML和MUR混合吸收边界条件。在FDTD计算空间的6个边界面上,通过在传输线沿电波传输方向上的两个端面设置PML吸收边界,在另外的边界面上设置MUR吸收边界的方法来实现,并应用于计算CPW的色散特性,给出了特性阻抗... 提出了一种基于FDTD方法的PML和MUR混合吸收边界条件。在FDTD计算空间的6个边界面上,通过在传输线沿电波传输方向上的两个端面设置PML吸收边界,在另外的边界面上设置MUR吸收边界的方法来实现,并应用于计算CPW的色散特性,给出了特性阻抗随频率变化的曲线,其计算结果与XFDTD电磁仿真软件得出的结果进行了比较,得到了良好的一致性,而且计算时间相对于XFDTD大大缩短,从而提高了计算效率。 展开更多
关键词 混合吸收边界条件 XFDTD PML MUR CPW 色散特性
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基于优化时空域频散关系的声波方程有限差分最小二乘逆时偏移 被引量:5
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作者 薛浩 刘洋 杨宗青 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期745-753,共9页
相比常规逆时偏移,最小二乘逆时偏移(LSRTM)成像结果更趋真实,分辨率更高,其精确成像的关键之一是波动方程的精确、高效求解。为了提高LSRTM计算精度,本文通过优化时空域频散关系求取差分系数,进行有限差分正演模拟,频散分析和数值模拟... 相比常规逆时偏移,最小二乘逆时偏移(LSRTM)成像结果更趋真实,分辨率更高,其精确成像的关键之一是波动方程的精确、高效求解。为了提高LSRTM计算精度,本文通过优化时空域频散关系求取差分系数,进行有限差分正演模拟,频散分析和数值模拟结果表明采用该算法可提高数值模拟精度;利用混合吸收边界条件压制边界反射,可取得较好吸收效果;采用改进的共轭梯度法计算流程,能减少波动方程正演次数,提高计算效率。模型数据测试及分析表明,本文方法能有效提高LSRTM成像精度,精细刻画构造细节,提高迭代收敛速度。 展开更多
关键词 最小二乘逆时偏移 优化时空域 混合吸收边界 有限差分 频散关系
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