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两种边界处理方法对孔隙弹性介质中弹性波数值模拟的效果分析
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作者 张喆安 白云龙 +1 位作者 王书黎 刘龙成 《地质与勘探》 北大核心 2025年第3期525-535,共11页
本文基于Biot理论,通过数值模拟方法研究阻尼吸收边界条件(DABC)和近似完全匹配层边界条件(NPML)在孔隙弹性介质中对截断区域边界处弹性波传播的影响。首先在极坐标中推导了两种边界条件下的波动方程离散形式,然后通过改变吸收强度参数... 本文基于Biot理论,通过数值模拟方法研究阻尼吸收边界条件(DABC)和近似完全匹配层边界条件(NPML)在孔隙弹性介质中对截断区域边界处弹性波传播的影响。首先在极坐标中推导了两种边界条件下的波动方程离散形式,然后通过改变吸收强度参数与边界层数进行了大量数值实验,比较不同参数设置下两种边界条件在吸收效果和计算效率上的表现。研究发现,NPML在吸收效果上优于DABC,能够更有效地吸收来自不同方向的直达波,减少反射波对信号采集的干扰。但NPML的计算复杂度和实现难度较高。DABC实现简单且计算效率较高,但对以低角度入射波的吸收效果有限。通过对吸收强度参数和边界层数的优化,确定了DABC的最佳吸收强度参数范围为0.0027~0.0052,边界层数增加至25层时,反射波幅值减少到原来的5%。NPML的最佳吸收强度参数范围为0.0001~0.0014,可以在较少的边界层数下取得更好的吸收效果。本次研究为孔隙弹性介质中弹性波数值模拟提供了高效可靠的边界条件选择方案,并为相关数值模拟方法的改进和工程应用问题中边界条件的设计提供了参考。 展开更多
关键词 阻尼吸收边界条件 完全匹配层边界条件 弹性波 数值模拟 有限差分
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