基于自适应优化有限差分方法的全波VSP逆时偏移 被引量：13

1

作者 蔡晓慧 刘洋 +2 位作者 王建民 王维红 任志明 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期3317-3334,共18页

与地面地震资料相比,VSP资料具有分辨率高、环境噪声小及能更好地反映井旁信息等优点.常规VSP偏移主要对上行反射波进行成像,存在照明度低、成像范围受限等问题.为了增加照明度、拓宽成像范围、提高成像精度,本文采用直达波除外的所有... 与地面地震资料相比,VSP资料具有分辨率高、环境噪声小及能更好地反映井旁信息等优点.常规VSP偏移主要对上行反射波进行成像,存在照明度低、成像范围受限等问题.为了增加照明度、拓宽成像范围、提高成像精度,本文采用直达波除外的所有声波波场数据(全波),包括一次反射波、多次反射波等进行叠前逆时偏移成像.针对逆时偏移中的四个关键问题,即波场延拓、吸收边界条件、成像条件及低频噪声的压制,本文分别采用自适应变空间差分算子长度的优化有限差分方法(自适应优化有限差分方法)求解二维声波波动方程以实现高精度、高效率的波场延拓,采用混合吸收边界条件压制因计算区域有限所引起的人工边界反射,采用震源归一化零延迟互相关成像条件进行成像,采用拉普拉斯滤波方法压制逆时偏移中产生的低频噪声.本文对VSP模型数据的逆时偏移成像进行了分析,结果表明:自适应优化有限差分方法比传统有限差分方法具有更高的模拟精度与计算效率,适用于VSP逆时偏移成像;全波场VSP逆时偏移成像比上行波VSP逆时偏移的成像范围大、成像效果好;相对于反褶积成像条件,震源归一化零延迟互相关成像条件具有稳定性好、计算效率高等优点.将本文方法应用于某实际VSP资料的逆时偏移成像,进一步验证了本文方法的正确性和有效性. 展开更多

关键词 VSP 自适应优化有限差分方法 全波 逆时偏移

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基于优化方法的时间-空间域隐格式有限差分算子确定方法 被引量：3

2

作者 梁文全 王彦飞 杨长春 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期254-259,共6页

声波方程数值模拟构成了地震逆时偏移成像技术和全波形反演的基础。对于有限差分法而言,在满足一定的稳定性条件时,普遍存在着因网格化而形成的数值频散效应。如何有效地压制数值频散是有限差分方法研究的关键所在。为了进一步抑制数值... 声波方程数值模拟构成了地震逆时偏移成像技术和全波形反演的基础。对于有限差分法而言,在满足一定的稳定性条件时,普遍存在着因网格化而形成的数值频散效应。如何有效地压制数值频散是有限差分方法研究的关键所在。为了进一步抑制数值频散,利用隐式有限差分比显式有限差分更能压制数值频散的特点,采用前人提出的新的有限差分模板(在保持相同精度的情况下增大了时间步长),应用信赖域优化方法在时间-空间域确定隐格式有限差分系数。频散分析和数值模拟试算的结果表明,这种新模板隐格式有限差分优化方法既提高了声波数值模拟精度又提高了计算效率。 展开更多

关键词 声波数值模拟 数值频散 隐格式有限差分 时间-空间域 信赖域优化方法

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常Q衰减介质分数阶波动方程优化有限差分模拟 被引量：6

3

作者 孙成禹 乔志浩 +1 位作者 伍敦仕 滕腾 《地震学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期343-355,共13页

本文基于Kjartansson常Q模型理论,推导了常Q衰减介质中黏声波和黏弹性波的速度-应力方程,并采用基于二项式窗函数的优化交错网格有限差分方法进行了数值模拟,同时引入不分裂的复频移卷积完全匹配层(CPML)吸收边界条件,以消除边界反射.... 本文基于Kjartansson常Q模型理论,推导了常Q衰减介质中黏声波和黏弹性波的速度-应力方程,并采用基于二项式窗函数的优化交错网格有限差分方法进行了数值模拟,同时引入不分裂的复频移卷积完全匹配层(CPML)吸收边界条件,以消除边界反射.使用基于自适应时间步长记忆方法的中心差分近似时间分数阶导数,与常用的短时记忆方法相比,提高了波动方程的离散化精度和计算效率.通过对比均匀模型下声波的数值解与解析解,验证了算法的精确性,并进一步分析了不同品质因子下地震波的频散及衰减特征.对BP盐丘模型的数值模拟结果可以较好地反映本文数值方法对复杂介质的适应性及频散压制效果. 展开更多

关键词 常Q衰减 分数阶导数 优化有限差分 自适应记忆 CPML

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一种新型的高阶时域有限差分方法 被引量：4

4

作者 许杰 徐珂 黄志祥 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期425-429,共5页

相比于传统高阶时域有限差分算法(FDTD)而言,该文提出了一种改进的高阶FDTD的优化方法,该算法基于安培环路定律,通过计算机技术寻找到一组最优的系数使得FDTD方法的全局色散误差达到最小,通过不同分辨率下的点源辐射模拟证明了该方法在... 相比于传统高阶时域有限差分算法(FDTD)而言,该文提出了一种改进的高阶FDTD的优化方法,该算法基于安培环路定律,通过计算机技术寻找到一组最优的系数使得FDTD方法的全局色散误差达到最小,通过不同分辨率下的点源辐射模拟证明了该方法在较低分辨率的情况下仍然具有极低的相位误差,对于解决电大尺寸结构建模中的数值色散等问题提供了有效的解决方案。 展开更多

关键词 时域有限差分方法 相位误差 优化算法 安培环路定律

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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

5

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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抛物方程的时空有限元方法 被引量：17

6

作者 李宏 刘儒勋 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2001年第6期613-624,共12页

讨论了一类半线性抛物方程的自适应有限元方法 ,即空间连续、时间间断的时空有限元方法·　利用有限元方法和有限差分方法相结合的技巧 ,不对时空网格施加限制条件 ,证明弱解的存在唯一 ,并且给出了时间最大模、空间L2 模 ,即L∞(L... 讨论了一类半线性抛物方程的自适应有限元方法 ,即空间连续、时间间断的时空有限元方法·　利用有限元方法和有限差分方法相结合的技巧 ,不对时空网格施加限制条件 ,证明弱解的存在唯一 ,并且给出了时间最大模、空间L2 模 ,即L∞(L2 )模的误差估计 ,同时给出了数值分析结果 ,并对理论结果作了验证· 展开更多

关键词 半线性抛物方程 时空有限元方法 误差估计 自适应有限元法 弱解 有限差分方法 存在性 唯一性

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海洋导管架平台优化中灵敏度分析的解析方法 被引量：1

7

作者 王立成 宋玉普 康海贵 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2001年第3期20-24,共5页

基于杆件有限单元法和海洋导管架平台的结构特点 ,提出了一种导管架平台灵敏度分析的简化解析方法 ,给出了灵敏度分析的解析公式。指出可以在结构有限元分析的同时采用此解析方法进行灵敏度分析 ,相对有限差分法和半解析方法能够在很大... 基于杆件有限单元法和海洋导管架平台的结构特点 ,提出了一种导管架平台灵敏度分析的简化解析方法 ,给出了灵敏度分析的解析公式。指出可以在结构有限元分析的同时采用此解析方法进行灵敏度分析 ,相对有限差分法和半解析方法能够在很大程度上提高计算精度 ,减少结构重分析的次数。利用编制的灵敏度分析计算程序 ,对渤海BZ2 8- 1油田储油平台进行了灵敏度验算 ,证明了该方法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 导管架平台 结构优化设计 灵敏度分析 解析方法 海洋工程 有限差分法

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地下水污染监测井优化设计及污染源识别 被引量：9

8

作者 张双圣 刘汉湖 +2 位作者 强静 刘喜坤 朱雪强 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期120-132,共13页

在地下水污染源识别过程中,针对监测井监测值信息量不充分或监测值与模型参数关联性较弱的问题,提出一种基于贝叶斯公式与信息熵的监测井优化方法.构建二维地下水溶质运移模型,并运用GMS软件进行数值求解.为减少监测井优化设计及污染源... 在地下水污染源识别过程中,针对监测井监测值信息量不充分或监测值与模型参数关联性较弱的问题,提出一种基于贝叶斯公式与信息熵的监测井优化方法.构建二维地下水溶质运移模型,并运用GMS软件进行数值求解.为减少监测井优化设计及污染源识别过程中反复调用数值模型的计算负荷,采用克里金法建立数值模型的替代模型.以信息熵作为优化指标,筛选出不同监测类型的最优监测方案,并以监测成本和反演精度为参考因素,选定相应监测方案,最后运用差分进化自适应Metropolis算法进行污染源识别.算例研究表明:7口监测井的克里金替代模型的决定系数均大于0.98,可较好地替代原数值模型.基于监测成本最小的方案1(3号单井),其信息熵为12.772;兼顾监测成本和反演精度的方案2(井(2,3)组合),其信息熵为9.723;基于反演精度较高的方案3(3井(2,3,5)组合),其信息熵为9.377.方案1到方案3参数后验分布范围及标准差均逐渐减小,验证了信息熵是参数后验分布不确定性的有效量度. 展开更多

关键词 监测井优化 污染源识别 贝叶斯方法 信息熵 最优拉丁超立方抽样 差分进化自适应Metropolis算法 克里金

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DEPSO算法在永磁直线电机结构优化设计中的应用 被引量：3

9

作者 林健 黄家才 +1 位作者 汪木兰 盛党红 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第24期2908-2912,共5页

将传统优化算法应用于直线电机结构优化设计时,传统算法的易早熟与收敛速度慢的缺陷降低了优化效率,并且由于直线电机特有的磁场效应,无法用解析方法准确计算推力波动。为此,提出一种粒子群和差分进化的混合优化算法(DEPSO算法)。该算... 将传统优化算法应用于直线电机结构优化设计时,传统算法的易早熟与收敛速度慢的缺陷降低了优化效率,并且由于直线电机特有的磁场效应,无法用解析方法准确计算推力波动。为此,提出一种粒子群和差分进化的混合优化算法(DEPSO算法)。该算法在粒子进化过程中,利用差分进化的变异、交叉和选择操作产生新的个体最优位置,优化粒子进化方向。将该算法与有限元数值分析相结合,对直线电机结构参数进行了优化。具体实例的试验结果表明,优化后磁阻力峰值显著下降,证明了DEPSO算法对解决此类问题的有效性。 展开更多

关键词 粒子群优化 差分进化 永磁直线同步电动机(PMLSM) 有限元方法 结构优化

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奇异摄动反应扩散方程数值模拟的粒子群优化算法 被引量：6

10

作者 刘利斌 欧阳艾嘉 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2014年第4期1080-1082,1093,共4页

针对Shishkin网格方法在数值求解奇异摄动反应扩散方程时,网格过度点参数的选取具有不确定性的缺陷,提出了一种用粒子群优化(PSO)算法估计Shishkin网格参数的方法。首先基于有限差分方法,构造了以误差范数最小为目标的无约束优化问题,并... 针对Shishkin网格方法在数值求解奇异摄动反应扩散方程时,网格过度点参数的选取具有不确定性的缺陷,提出了一种用粒子群优化(PSO)算法估计Shishkin网格参数的方法。首先基于有限差分方法,构造了以误差范数最小为目标的无约束优化问题,并用PSO算法进行了求解。该方法克服了人为选择参数的缺陷。实验结果表明:与单纯形算法相比,PSO算法在优化Shishkin网格参数时能够收敛到全局最优解;而且在最优网格参数下,奇异摄动反应扩散方程的数值结果在边界层的精度也得到了明显提高,进一步说明了所提方法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 奇异摄动反应扩散方程 SHISHKIN网格 有限差分方法 粒子群优化算法 边界层

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油藏开采系统中的最优化研究 被引量：1

11

作者 刘志斌 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1993年第S1期114-116,共3页

1 基本构思及系统设计目前,最优化在油藏开采系统中的研究主要分为两类。第一类是利用油藏特性及有关数值模拟的结果,提出优化问题,并用差分方法或有限元方法求解,典型的如[1]。

关键词 差分方法 有限元方法 油藏开采 最优化 基本构思 最优控制问题 采油速度 孔隙度 数值模拟 渗透率

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双离轴衍射透镜的矢量设计算法

12

作者 冯迪 严瑛白 谭峭峰 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期517-519,共3页

设计特征尺寸可与照射光波长相比拟的衍射光学器件时 ,必须采用严格的矢量设计算法。为克服传统搜索算法计算次数多、收敛速度慢的缺点 ,同时结合时域有限差分算法进行光场与衍射器件相互作用的矢量计算 ,提出了一种高效的迭代算法。利... 设计特征尺寸可与照射光波长相比拟的衍射光学器件时 ,必须采用严格的矢量设计算法。为克服传统搜索算法计算次数多、收敛速度慢的缺点 ,同时结合时域有限差分算法进行光场与衍射器件相互作用的矢量计算 ,提出了一种高效的迭代算法。利用该算法 ,设计了双离轴透镜 ,结果表明 ,该算法计算次数少。 展开更多

关键词 衍射光学 迭代优化算法 衍射透镜 时域有限差分方法

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JEMS-FDTD软件在电磁脉冲区域传播数值模拟中的应用 被引量：3

13

作者 鲍献丰 李瀚宇 +1 位作者 伍月千 周海京 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期74-78,共5页

电磁脉冲区域传播数值模拟是电磁环境效应分析的重要环节,面临空间尺度巨大、多辐射源、复杂地貌等技术挑战。本文介绍了三维时域全波电磁模拟并行软件JEMS-FDTD的研制进展。在大规模并行计算FDTD方法的基础上结合自适应网格技术,研制... 电磁脉冲区域传播数值模拟是电磁环境效应分析的重要环节,面临空间尺度巨大、多辐射源、复杂地貌等技术挑战。本文介绍了三维时域全波电磁模拟并行软件JEMS-FDTD的研制进展。在大规模并行计算FDTD方法的基础上结合自适应网格技术,研制了一种适应于大区域电磁脉冲传播的高效时域全波计算方法。并基于该技术实现了千km 2级城市电磁脉冲区域传播的数值模拟,获取了全空间的时域电磁场信息,验证了软件在电磁脉冲区域传播仿真应用中的可行性。 展开更多

关键词 时域有限差分方法 电磁脉冲 区域传播 自适应网格 数值模拟

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