起伏地表有限元叠前逆时偏移完全匹配层 被引量：5

1

作者 唐文 王尚旭 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第31期8154-8157,8179,共5页

在地震波传播的数值模拟中,用有限区域代替求解无限区域地震波传播规律是一种有效手段。目前完全匹配层吸收边界条件是边界吸收最好的选择。通常正演模拟不考虑自由表面吸收条件,但在逆时偏移中,地表反射的存在会引起假的同相轴。推导... 在地震波传播的数值模拟中,用有限区域代替求解无限区域地震波传播规律是一种有效手段。目前完全匹配层吸收边界条件是边界吸收最好的选择。通常正演模拟不考虑自由表面吸收条件,但在逆时偏移中,地表反射的存在会引起假的同相轴。推导了位移形式的有限元二阶声波方程的完全匹配层吸收边界条件公式,并应用于起伏地表声波方程有限元数值模拟与逆时偏移成像;通过数值分析并与传统的Clayton-Engquist吸收边界条件做了比较。计算结果表明,方法取得了理想的边界吸收效果,可以消除起伏地表反射引起的假同相轴。 展开更多

关键词 完全匹配层 有限元 CE 叠前逆时偏移

在线阅读 下载PDF 职称材料

完全匹配层在矩阵式波动方程SBP-SAT方法应用 被引量：1

2

作者 孙铖 杨在林 +1 位作者 蒋关希曦 刘泰玉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期53-60,共8页

数值离散方法和截断边界效果是地震动模拟实现的关键。基于分部求和(summation-by-parts,SBP)和一致逼近(simultaneous approximation term,SAT)的SBP-SAT方法具有较高的稳定性,这使得该方法具备了较高的应用前景和价值。此外,完全匹配... 数值离散方法和截断边界效果是地震动模拟实现的关键。基于分部求和(summation-by-parts,SBP)和一致逼近(simultaneous approximation term,SAT)的SBP-SAT方法具有较高的稳定性,这使得该方法具备了较高的应用前景和价值。此外,完全匹配层(perfect matching layer,PML)是一种应用广泛用于模拟截断边界的技术,但引入匹配层可能会破坏原始方程的稳定性,特别是在各向异性介质或曲线域模型中。首先基于数理推导,给出弹性波动方程系数矩阵的对称形式。在此基础上,引入多轴完全匹配层(multi-axis perfect matching layer,MPML),并建立相应的匹配层方程。通过本征值分析,我们可以判断阻尼函数对原方程特征根实部的走向和取值范围的影响。然后,我们采用SBP-SAT方法对矩阵对称形式匹配层方程进行离散,并在频域中采用能量法进行稳定性评估。通过对不同模型的数值仿真,表明所提出的离散框架具有整合度高、稳定性好和拓展性强等特点。此外,多轴匹配层可以与SBP-SAT方法结合,可以稳定地模拟曲线域中的波传播。 展开更多

关键词 弹性波动方程 对称矩阵形式 高阶有限差分方法 分部求和-一致逼近(SBP-SAT) 多轴完全匹配层(MPML) 稳定性

在线阅读 下载PDF 职称材料

声波完全匹配层吸收边界条件的改进算法 被引量：43

3

作者 陈可洋 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期76-79,共4页

传统位移形式的声波完全匹配层(PML)吸收边界条件以三分裂位移参量来构建,需要求解时间3阶导数,计算量大,计算时间长。为此,提出了一种改进的声波分裂PML吸收边界条件。阐述了传统和改进的PML吸收边界条件的构建原理,通过数值模拟讨论... 传统位移形式的声波完全匹配层(PML)吸收边界条件以三分裂位移参量来构建,需要求解时间3阶导数,计算量大,计算时间长。为此,提出了一种改进的声波分裂PML吸收边界条件。阐述了传统和改进的PML吸收边界条件的构建原理,通过数值模拟讨论了改进和传统的PML吸收边界以及低阶Higdon吸收边界对边界反射的吸收效果。结果表明,低阶Higdon吸收边界条件吸收效果较差,在波场快照和模拟记录中存在较强的边界反射;改进的PML吸收边界条件与传统的PML吸收边界条件效果相当,均能有效地吸收衰减任意角度的边界反射波。改进算法用褶积近似运算代替时间3阶导数的求解,因此简化了计算过程,减少了计算量,是一种高效稳健的算法。 展开更多

关键词 完全匹配层 吸收边界条件 声波波动方程 高阶有限差分 算法改进

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于RKADE-SS-FDTD方法的无条件稳定高阶CFS-PML算法 被引量：1

4

作者 李建雄 魏之栋 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2023年第2期55-60,共6页

为了提升完全匹配层(PML)算法的吸收效果,提出了一种用于截断非磁化等离子体的高阶复频率偏移PML(HO-CFS-PML)算法。该算法将龙格-库塔辅助微分方程(RKADE)算法和分裂步时域有限差分(SS-FDTD)算法相结合,来对非磁化等离子体进行仿真。... 为了提升完全匹配层(PML)算法的吸收效果,提出了一种用于截断非磁化等离子体的高阶复频率偏移PML(HO-CFS-PML)算法。该算法将龙格-库塔辅助微分方程(RKADE)算法和分裂步时域有限差分(SS-FDTD)算法相结合,来对非磁化等离子体进行仿真。在计算域边界处,引入了由辅助微分方程(ADE)算法实现的HO-CFS-PML用于截断开放区域中的等离子体,并通过一个数值算例进行模拟。结果表明:所提出的HO-RKADE-SS-CFS-PML算法在柯朗-弗里德里希斯-列维(CFL)数(CFLN)为8时,相比于传统CFS-PML算法,时间减少率可以达到79.2%,证明了该算法能够有效地消除柯朗-弗里德里希斯-列维(CFL)稳定性条件的约束,大大节省了计算时间;此外,HO-RKADE-SS-CFS-PML算法的最大相对反射误差可以达到-115 dB,明显小于其他算法的相对反射误差,并且随着CFLN的增大,该算法不会像RKADE-ADI-CFS-PML算法那样产生明显的误差增大现象,证明本文算法在大时间步长下拥有比其他算法更好的吸收电磁波的能力。 展开更多

关键词 高阶复频率偏移完全匹配层 分裂步时域有限差分法 龙格-库塔辅助微分方程 非磁化等离子体

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于递归积分的复频移PML弹性波方程交错网格高阶差分法 被引量：23

5

作者 张显文 韩立国 +2 位作者 黄玲 李翔 刘前坤 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1800-1807,共8页

常规完全匹配吸收边界(PML)对以近掠射角入射到界面上的波以及低频波、损耗波都会产生虚假边界反射.基于递归积分的不分裂复频移PML算法,利用复频移拉伸函数,极大地改善了 PML边界条件的性能,我们进一步推导出基于递归积分的不分裂复频... 常规完全匹配吸收边界(PML)对以近掠射角入射到界面上的波以及低频波、损耗波都会产生虚假边界反射.基于递归积分的不分裂复频移PML算法,利用复频移拉伸函数,极大地改善了 PML边界条件的性能,我们进一步推导出基于递归积分的不分裂复频移PML弹性波方程交错网格高阶差分法,对长条形介质模型进行数值模拟,与常规PML算法进行比较说明该算法对以掠射角入射到PML界面的波以及PML层内损耗波的吸收效果. 展开更多

关键词 交错网格 高阶有限差分 完全匹配层 递归积分

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于归一化波场拆分互相关成像条件的叠前逆时偏移方法 被引量：7

6

作者 丁亮 刘洋 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期411-417,355+518,共7页

本文基于高阶精度有限差分算法实现了声波方程叠前逆时偏移,并引入完全匹配层吸收边界来消除边界反射能量。基于模拟数据,通过对波场拆分互相关成像条件与震源能量归一化互相关成像条件进行分析,尝试结合两者分别在噪声消除以及改善成... 本文基于高阶精度有限差分算法实现了声波方程叠前逆时偏移,并引入完全匹配层吸收边界来消除边界反射能量。基于模拟数据,通过对波场拆分互相关成像条件与震源能量归一化互相关成像条件进行分析,尝试结合两者分别在噪声消除以及改善成像振幅方面的优势对现有成像条件做进一步改进。通过模拟数据和实际资料的试处理,表明改进后的成像条件有效地消除了偏移噪声,同时获取的成像振幅能够提供相对于常规方法更为准确的界面反射系数信息。 展开更多

关键词 声波方程 逆时偏移 有限差分 完全匹配层 波场拆分 归一化 成像振幅

在线阅读 下载PDF 职称材料

任意倾斜各向异性介质中弹性波波场交错网格高阶有限差分法模拟 被引量：18

7

作者 裴正林 王尚旭 《地震学报》 CSCD 北大核心 2005年第4期441-451,共11页

给出了任意倾斜各向异性介质中二维三分量一阶应力速度弹性波方程交错网格任意偶数阶精度有限差分格式及其稳定性条件,并推导出了二维任意倾斜各向异性介质完全匹配吸收层法边界条件公式和相应的交错网格任意偶数阶精度差分格式.数值模... 给出了任意倾斜各向异性介质中二维三分量一阶应力速度弹性波方程交错网格任意偶数阶精度有限差分格式及其稳定性条件,并推导出了二维任意倾斜各向异性介质完全匹配吸收层法边界条件公式和相应的交错网格任意偶数阶精度差分格式.数值模拟结果表明,该方法模拟精度高,计算效率高,边界吸收效果好.各向异性介质中弹性波波前面形态复杂,且qP波波速不总是比qS波波速快.qS波波前面和同相轴的三分叉现象普遍,且其同相轴一般不是双曲线型.当TI介质倾斜时,3个分量上均能够观测到横波分裂现象,而且各波形的同相轴变得不对称. 展开更多

关键词 各向异性介质 交错网格 高阶有限差分 完全匹配吸收层边界条件

在线阅读 下载PDF 职称材料

三维各向同性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟 被引量：43

8

作者 裴正林 《石油物探》 EI CSCD 2005年第4期308-315,共8页

给出了三维各向同性介质中一阶应力-速度弹性波方程交错网格任意偶数阶精度有限差分格式,推导出了三维各向同性弹性介质完全匹配层吸收边界条件公式和相应的交错网格高阶有限差分格式。对三维French 模型进行了弹性波模拟,结果表明,该... 给出了三维各向同性介质中一阶应力-速度弹性波方程交错网格任意偶数阶精度有限差分格式,推导出了三维各向同性弹性介质完全匹配层吸收边界条件公式和相应的交错网格高阶有限差分格式。对三维French 模型进行了弹性波模拟,结果表明,该方法模拟精度高,边界吸收效果好。在三维French模型的xoz平面和yoz 平面的弹性波场快照中可以见到断面反射波、侧面反射波和散射波等波场特征。多次侧面反射波和多次散射波说明不同三维构造所形成的波场是相互影响的。 展开更多

关键词 三维各向同性介质 弹性波 交错网格 高阶有限差分 完全匹配层吸收边界条件

在线阅读 下载PDF 职称材料

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

9

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

在线阅读 下载PDF 职称材料

高阶交错网格和PML吸收边界在横向各向同性介质地震波场模拟中的应用 被引量：3

10

作者 陈洁 朱守彪 《地震地质》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期654-669,共16页

完全匹配层吸收边界条件通常可以很好地吸收模型边界的地震反射波,但对于横向各向同性介质的模拟效果欠佳,且尚在发展阶段。为此,文中推导了横向各向同性介质中弹性动力学波动方程,给出了施加完全匹配层(PML)吸收边界条件下时间域二阶... 完全匹配层吸收边界条件通常可以很好地吸收模型边界的地震反射波,但对于横向各向同性介质的模拟效果欠佳,且尚在发展阶段。为此,文中推导了横向各向同性介质中弹性动力学波动方程,给出了施加完全匹配层(PML)吸收边界条件下时间域二阶、空间域十阶精度的高阶交错网格的有限差分形式,并分别建立了均匀的垂直向对称轴的横向各向同性介质(VTI介质)和倾斜向对称轴的横向各向同性介质(TTI介质)模型。计算结果表明,对于对称轴为任意角度的横向各向同性介质,当PML边界层厚度达到一定的数值时,可以很好地抑制人工边界所产生的地震波反射效应,且PML的吸收效果不会被入射角与入射波频率影响。 展开更多

关键词 完全匹配层 吸收边界条件 横向各向同性介质 高阶交错网格 有限差分

在线阅读 下载PDF 职称材料

TTI介质声波方程分裂式PML吸收边界条件研究 被引量：9

11

作者 张衡 刘洪 +3 位作者 李博 丁仁伟 李丽青 李福元 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期349-361,共13页

针对倾斜横向各向同性(TTI)介质声波波动方程的特点,研究了TTI介质分裂式完全匹配层(Split perfectly matched layer,SPML)吸收边界条件。首先对常见的几种TTI介质声波波动方程进行了归纳,并从TTI介质波场传播稳定性的角度进行对比分析... 针对倾斜横向各向同性(TTI)介质声波波动方程的特点,研究了TTI介质分裂式完全匹配层(Split perfectly matched layer,SPML)吸收边界条件。首先对常见的几种TTI介质声波波动方程进行了归纳,并从TTI介质波场传播稳定性的角度进行对比分析,结果表明,引入横波分量的TTI介质纵横波耦合方程适用于TTI介质。然后从TTI介质纵横波耦合二阶波动方程出发,推导得到其一阶波动方程的形式,进而推导出一阶波动方程形式的SPML波动方程,并给出了高阶交错网格有限差分算法的具体实现过程。数值模拟结果表明,SPML吸收边界条件能达到很好的人工边界反射吸收效果,相比优化海绵吸收边界条件,其人工边界反射吸收效果更好。 展开更多

关键词 TTI介质 分裂式完全匹配层 纵横波耦合方程 一阶波动方程 高阶交错网格有限差分

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于移位算子方法的通用介质CFS-PML实现 被引量：2

12

作者 张玉强 葛德彪 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期2332-2335,共4页

针对通用色散介质时域有限差分方法计算时完全匹配层吸收边界截断的问题,提出了一种新颖的复频率完全匹配层实现方法。该方法从拉伸坐标系的麦克斯韦旋度方程出发,首先利用移位算子方法得到拉伸坐标张量系数的移位算子表示式,进而得到... 针对通用色散介质时域有限差分方法计算时完全匹配层吸收边界截断的问题,提出了一种新颖的复频率完全匹配层实现方法。该方法从拉伸坐标系的麦克斯韦旋度方程出发,首先利用移位算子方法得到拉伸坐标张量系数的移位算子表示式,进而得到完全匹配层的时域有限差分更新公式。该公式与计算区域内的介质无关,可用于通用介质情况。数值计算结果表明,所得吸收边界在内存占用、计算时间、应用场合等方面均表现出色,且推导简单,概念明确。 展开更多

关键词 色散介质 时域有限差分方法 移位算子 复频率参数完全匹配层

在线阅读 下载PDF 职称材料

虚拟波动域三维海洋可控源电磁场正演模拟 被引量：3

13

作者 卢杰 李予国 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期3189-3198,共10页

本文基于对应原理将似稳态条件下频率域电磁场扩散方程转换成虚拟波动域电磁场波动方程,采用高阶时域有限差分进行求解,引入复频移完全匹配层吸收边界条件,降低了内存需求,提高了计算效率,并在虚拟波动域用伪δ函数离散电偶极源,实现了... 本文基于对应原理将似稳态条件下频率域电磁场扩散方程转换成虚拟波动域电磁场波动方程,采用高阶时域有限差分进行求解,引入复频移完全匹配层吸收边界条件,降低了内存需求,提高了计算效率,并在虚拟波动域用伪δ函数离散电偶极源,实现了虚拟波动域任意取向电偶极源三维海洋可控源电磁场高阶时域有限差分正演算法.通过与拟解析解和频率域三维可控源电磁场数值模拟结果的对比,验证了本文算法的正确性和高效性,且探讨了网格参数和边界条件对不同频率电磁场模拟结果的影响. 展开更多

关键词 虚拟波动域 波动域电磁场方程 海洋可控源电磁法 高阶时域有限差分 复频移完全匹配层

在线阅读 下载PDF 职称材料