地震波数值模拟的非规则网格PML吸收边界 被引量：32

1

作者 徐义 张剑锋 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1520-1526,共7页

以格子法为基础,以声波方程为例研究非规则网格PML(Perfectly Matched Layer)方法.本方法的核心是建立局部坐标系下的分裂方程和基于积分近似的微分方程弱形式.该非规则网格模拟方法允许在计算域内设置任意形状的人工边界.对于二维半空... 以格子法为基础,以声波方程为例研究非规则网格PML(Perfectly Matched Layer)方法.本方法的核心是建立局部坐标系下的分裂方程和基于积分近似的微分方程弱形式.该非规则网格模拟方法允许在计算域内设置任意形状的人工边界.对于二维半空间问题,与采用矩形人工边界相比,采用半圆形人工边界可减少计算量20%以上.采用光滑的曲边界,不仅可减少计算区域,还可避免常规的PML吸收边界在吸收带角点区域的特殊处理.本方法事先计算和存储边界单元的局部几何参数,在计算的每一时间步查表调用这些参数,与常规的直边界PML方法相比,不增加任何计算量. 展开更多

关键词 格子法 非规则网格 pml 吸收边界 声波方程 地震波场模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

PML-FDTD法在分析负折射率材料中的应用 被引量：6

2

作者 宋磊 李康 +3 位作者 孔繁敏 庄桥 杨光杰 梅良模 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1422-1425,共4页

将时域有限差分(FDTD)法引入了对负折射率材料物理现象的仿真研究.给出了二维TM波在负折射率材料中的时域差分方程,并且在吸收边界处使用了理想匹配层(PML).为了避免在迭代过程中出现的不稳定现象,在差分方程的推导中引入了Drude模型,并... 将时域有限差分(FDTD)法引入了对负折射率材料物理现象的仿真研究.给出了二维TM波在负折射率材料中的时域差分方程,并且在吸收边界处使用了理想匹配层(PML).为了避免在迭代过程中出现的不稳定现象,在差分方程的推导中引入了Drude模型,并对Pendry提出的由负折射率材料构成的平板透镜具有的完美成像现象进行了数值仿真验证.由仿真结果发现,完美成像现象只在平板透镜的折射率n=-1时出现,当n≠-1时则会出现近轴聚焦效应. 展开更多

关键词 负折射率材料(DNG) 时域有限差分(FDTD)法 理想匹配层(pml) Drude模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于“以水而定”的生态系统健康提升潜力评价——以内蒙古察汗淖尔流域为例

3

作者 刘鑫 韩宇 +2 位作者 李永红 李丽娟 刘焱序 《生态学报》 北大核心 2025年第6期2868-2876,共9页

水约束下的生态恢复是维持生态系统健康的关键性工作之一。基于彭曼-蒙特斯-勒宁(Penman-Monteith-Leuning,PML)模型和“活力-组织力-恢复力-生态系统服务”(Vigor-Organization-Resilience-Service,VORS)框架,从土地利用和植被双重条... 水约束下的生态恢复是维持生态系统健康的关键性工作之一。基于彭曼-蒙特斯-勒宁(Penman-Monteith-Leuning,PML)模型和“活力-组织力-恢复力-生态系统服务”(Vigor-Organization-Resilience-Service,VORS)框架,从土地利用和植被双重条件评估和预测五种恢复情景下的内蒙古察汗淖尔流域生态系统健康的时空特征,探究人类活动较弱的SSP126情景和人类活动强烈的SSP545下乡镇尺度生态系统健康提升潜力。研究结果表明:(1)植被恢复对活力和生态系统服务有较强的正向作用,人类活动较弱的土地利用恢复对组织力影响不大。(2)植被恢复对生态系统健康的积极影响大于土地利用恢复,人类活动越强烈对生态系统健康的消极作用越大;土地利用恢复-植被不恢复-SSP126情景和土地利用恢复-植被不恢复-SSP545情景两种情景下分别增加3km^(2)和2km^(2)生态系统健康良的斑块面积。(3)土地利用不恢复-植被恢复情景对生态系统健康促进作用更大。生态系统健康提升高潜力乡镇主要分布在研究区西部和南部,北部和东部提升潜力低。基于“以水而定”的生态系统健康潜力评价结果可为研究区未来生态恢复选址提供参考。 展开更多

关键词 生态系统健康 以水而定 旱区 彭曼-蒙特斯-勒宁(penman-monteith-leuning pml)模型 活力-组织力-恢复力-生态系统服务(Vigor-Organization-Resilience-Service VORS)模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于PML边界的变网格高阶有限差分声波方程逆时偏移 被引量：20

4

作者 郭念民 吴国忱 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期256-265,182,共10页

叠前逆时深度偏移采用全声波方程求解,不受介质横向速度变化和高陡倾角的影响,具有成像精度高、相位准确、实现回转波成像等优点。逆时偏移利用双程波动方程构造波场延拓算子,正向延拓时间域震源点波场,逆时反向外推时间域检波点波场,... 叠前逆时深度偏移采用全声波方程求解,不受介质横向速度变化和高陡倾角的影响,具有成像精度高、相位准确、实现回转波成像等优点。逆时偏移利用双程波动方程构造波场延拓算子,正向延拓时间域震源点波场,逆时反向外推时间域检波点波场,然后利用互相关成像条件实现成像,因此正演模拟技术是其成功与否的关键。当浅层为海水或者低速层时,常规的有限差分方法必须采用小网格才能有效压制频散,得到高质量的波场记录,从而保证成像精度。但是若对整个区域都用小网格和小的时间采样间隔进行波场计算,势必造成计算量的增加。本文给出了声波方程变网格算法的差分格式,推导了基于PML边界条件的变网格高阶有限差分方程,将可变网格和可变时间步长算法应用于逆时偏移的波场外推,既保证了波场外推计算的精度和最终逆时偏移的成像效果,同时又提高了计算效率,并通过数值算例试算和逆时偏移成像的应用,说明了该方法的有效性和可行性。 展开更多

关键词 逆时偏移 pml边界条件 变网格 高阶有限差分 正演模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

大型复杂圆柱壳中高频振动噪声仿真计算方法研究 被引量：7

5

作者 缪旭弘 王雪仁 +2 位作者 贾地 靳国永 庞福振 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期124-128,134,共6页

建立大型复杂圆柱壳中高频振动噪声仿真计算方法,对于解决船舶和飞机等大型复杂结构的辐射噪声预报问题具有重要意义。介绍了完美匹配层流固耦合计算方法,并成功应用于大型复杂双层圆柱壳的水下辐射噪声预报,相对于传统的声学流固耦合... 建立大型复杂圆柱壳中高频振动噪声仿真计算方法,对于解决船舶和飞机等大型复杂结构的辐射噪声预报问题具有重要意义。介绍了完美匹配层流固耦合计算方法,并成功应用于大型复杂双层圆柱壳的水下辐射噪声预报,相对于传统的声学流固耦合有限元和边界元计算方法,使外部流场域模型至少缩小了11/15。探讨了环频率和阻尼对圆柱壳结构振动传递的影响,提出了求解中高频声学问题时大型圆柱壳复杂结构仿真建模处理方法。数值算例表明,发展的PML方法和模型简化方法是合理的,可应用工程问题研究。 展开更多

关键词 复杂圆柱壳 振动噪声 完美匹配层法 仿真建模

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于双相介质BISQ模型的地震波正演模拟 被引量：4

6

作者 胡英 陈辉 +2 位作者 苏云 刘忠亮 张红霖 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期901-907,1024+839,共7页

Biot流动机制和喷射流动机制是含流体孔隙介质中的两种重要的力学机制,同时包含这两种机制的BISQ模型能够更好地反映孔隙介质中弹性波的传播规律。本文从BISQ模型的基本方程出发,推导了完全匹配层(PML)吸收边界的交错网格高阶有限差分... Biot流动机制和喷射流动机制是含流体孔隙介质中的两种重要的力学机制,同时包含这两种机制的BISQ模型能够更好地反映孔隙介质中弹性波的传播规律。本文从BISQ模型的基本方程出发,推导了完全匹配层(PML)吸收边界的交错网格高阶有限差分方法的表达式,对双相各向同性介质中地震波场进行了数值模拟;然后通过调整孔隙度、渗透率等储层参数,对比分析了储层参数对双相介质波场特征的影响。数值模拟结果表明,基于BISQ模型的正演模拟正确反映了双相各向同性介质的波场特征;储层参数取值变化对波场特征的影响也十分明显。 展开更多

关键词 BISQ模型 双相介质 pml边界条件 波场模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

瞬变电磁Crank-Nicolson FDTD三维正演 被引量：14

7

作者 孙怀凤 柳尚斌 杨洋 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期343-354,共12页

时域有限差分(FDTD)方法使用Yee网格剖分电磁场的空间采样,通过时间步迭代实现电磁场数值模拟,具有内存消耗低、计算简单等特点,常用于瞬变电磁三维正演.然而,常规FDTD方法的时间迭代步长Δt受Courant-Friedrich-Lewy(CFL)条件严格限制... 时域有限差分(FDTD)方法使用Yee网格剖分电磁场的空间采样,通过时间步迭代实现电磁场数值模拟,具有内存消耗低、计算简单等特点,常用于瞬变电磁三维正演.然而,常规FDTD方法的时间迭代步长Δt受Courant-Friedrich-Lewy(CFL)条件严格限制,过多的迭代次数以及过密的采样往往导致计算速度慢、累积误差不断增大.本文提出一种不受CFL条件约束的无条件稳定隐式差分算法Crank-Nicolson FDTD(CN-FDTD)用于瞬变电磁三维正演.基于Crank-Nicolson差分方法对Maxwell方程组重新离散,空间网格仍然采用Yee元胞,时间步进采用在整时间步电场、磁场同时采样的策略,建立无条件稳定FDTD格式,突破CFL条件限制.与常规FDTD交替采样相比,CN-FDTD电场、磁场同时采样的策略构成的隐式差分格式,需要求解大型稀疏矩阵方程组.通常,瞬变电磁三维正演模型中产生的矩阵阶数往往较大,需要占用大量内存和求解时间.为解决上述问题,采用Crank-Nicolson-cycle-sweep-uniform(CNCSU-FDTD)方法近似求解CN-FDTD方程,在保证求解精度的同时,计算效率大幅提高.在边界条件处理上,采用双线性变换推导了复频率参数完全匹配层(CFS-PML)吸收边界.采用均匀半空间模型、四类三层模型进行精度验证,发现CN-FDTD三维正演结果与解析解、线性数字滤波解吻合较好.之后,与接触带上的低阻复杂模型进行对比,结果显示CN-FDTD正演结果与矢量有限元、有限体积法以及FDTD计算结果吻合较好.在此基础上,研究了时间步放大对CN-FDTD计算精度的影响,发现最大时间步放大到常规FDTD的3200倍时才会在晚期出现较明显的误差.在一台CPU为Intel Core i5-7300HQ的笔记本电脑单线程计算条件下,模拟到关断后30 ms仅需要50 min.在进行并行化后,将有望实现复杂模型分钟级的三维正演,从而为三维反演提供可靠、快速的正演方法. 展开更多

关键词 瞬变电磁 三维正演 CN-FDTD 双线性变换 CFS-pml

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于XML的网络课件模型研究及实现 被引量：9

8

作者 林文龙 刘业政 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2005年第14期164-167,共4页

基于网络的计算机辅助教学朝着分布化、结构化、协同化方向发展,网络课件的合理建模和构造成为需要迫切解决的问题。该文提出了一个网络课件分层结构信息模型,把网络课件组织成具有课件目录层-课件页面层-媒体资源层三个层次的分层结构... 基于网络的计算机辅助教学朝着分布化、结构化、协同化方向发展,网络课件的合理建模和构造成为需要迫切解决的问题。该文提出了一个网络课件分层结构信息模型,把网络课件组织成具有课件目录层-课件页面层-媒体资源层三个层次的分层结构模型,定义了两套标记语言M M L和PM L,其中M M L用于描述课件目录层,PM L用于描述课件页面层和媒体资源层,从而实现了对网络多媒体课件的建模和构造,该模型能有效地解决课件网络化中出现的一些问题。 展开更多

关键词 分层结构信息模型 课件目录层 课件页面层 MML pml

在线阅读 下载PDF 职称材料

复频率参数完全匹配层吸收边界在瞬变电磁法正演中的应用 被引量：22

9

作者 李展辉 黄清华 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1292-1299,共8页

本文将复频率参数完全匹配层(Complex Frequency Shifted Perfectly Matched Layer,CFS-PML)吸收边界应用到瞬变电磁法(Transient Electromagnetic,TEM)三维正演中,以替代传统的狄利克雷边界条件,使用时域有限差分法(Finite-difference ... 本文将复频率参数完全匹配层(Complex Frequency Shifted Perfectly Matched Layer,CFS-PML)吸收边界应用到瞬变电磁法(Transient Electromagnetic,TEM)三维正演中,以替代传统的狄利克雷边界条件,使用时域有限差分法(Finite-difference time-domain,FDTD)进行空间离散和时间步进.本文给出了扩散场在CFS-PML内部的平面波解,分析了常规PML在TEM正演中失效的原因,并给出了CFS-PML在TEM正演中参数设置准则.最后分别使用全空间和半空间模型进行有效性检验.全空间检验结果表明,使用CFS-PML的解在我们正演的所有延迟时间内均与理论解吻合得非常好,而使用狄利克雷边界的解可与理论解偏离一个量级以上.半空间检验结果表明,CFS-PML亦明显优于狄利克雷边界,然而CFS-PML对空气中的场吸收甚微,相对误差依然会随着延迟时间缓慢增加,正演时需要根据误差容忍度设计适当的模型. 展开更多

关键词 瞬变电磁 三维正演 时域有限差分 吸收边界 CFS-pml

在线阅读 下载PDF 职称材料

完全匹配层在时域有限元弹性波数值模拟中的应用 被引量：4

10

作者 覃发兵 高志伟 +1 位作者 解皓楠 徐振旺 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期499-508,共10页

完全匹配层(perfectly matched layer,PML)边界条件是消除人工边界虚假反射的经典方法之一,但不易在时域有限元方法中实现,尤其是求解二阶弹性波方程。为此,详细推导了PML在时域有限元法求解二阶位移弹性波方程中的加载过程,得到了含PM... 完全匹配层(perfectly matched layer,PML)边界条件是消除人工边界虚假反射的经典方法之一,但不易在时域有限元方法中实现,尤其是求解二阶弹性波方程。为此,详细推导了PML在时域有限元法求解二阶位移弹性波方程中的加载过程,得到了含PML的有限元控制方程;通过数值算例,讨论了PML衰减参数中理论反射系数对PML吸收效果的影响以及在PML吸收层最外层加载狄利克雷边界条件对PML数值稳定性的影响。数值模拟结果表明:当PML吸收层厚度一定时,理论反射系数越小,PML吸收效果越好;当PML吸收层厚度为半个最大主波长时,理论反射系数小于(等于)10-5,PML吸收效果最优;虽然在PML吸收层的最外层加载狄利克雷边界条件可增强PML的数值稳定性,但对处于自由表面上的PML吸收层最外层部分,不可加载狄利克雷边界条件,否则会产生严重的虚假反射。 展开更多

关键词 完全匹配层 弹性波 数值模拟 边界条件 狄利克雷条件

在线阅读 下载PDF 职称材料

VTI介质一阶准P波方程正演模拟及边界条件 被引量：10

11

作者 韩令贺 何兵寿 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期819-825,共7页

本文根据具有垂直对称轴的横向各向同性(VTI)介质中的一阶准P波方程,构造了该方程在交错网格中求解的高阶有限差分格式,给出了其稳定性条件;重点研究了适用于该方程的完全匹配层(PML)吸收边界条件,在此基础上实现了VTI介质中一阶准P波... 本文根据具有垂直对称轴的横向各向同性(VTI)介质中的一阶准P波方程,构造了该方程在交错网格中求解的高阶有限差分格式,给出了其稳定性条件;重点研究了适用于该方程的完全匹配层(PML)吸收边界条件,在此基础上实现了VTI介质中一阶准P波方程的正演模拟,得到了高精度的波场快照和合成记录,并采用叠前逆时深度偏移算法对复杂模型的合成记录进行偏移成像,得到了较好的成像效果。数值算例表明:准P波方程正演模拟能克服常规弹性波方程正演模拟的某些缺陷,便于研究各向异性介质中纵波的传播机理;叠前逆时深度偏移算法能够对复杂模型准确成像;通过对比分析各向同性与各向异性Marmousi模型的合成记录以及两种偏移算法的成像结果,显示各向异性参数对波场特征(旅行时和振幅)会产生明显影响,在地震资料处理、反演和解释中不可忽略。 展开更多

关键词 VTI介质 准P波方程 正演 有限差分 交错网格 逆时偏移 pml吸收边界条件

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于波场分离的双相各向同性介质正演模拟 被引量：1

12

作者 吴从辉 李红星 +3 位作者 李勤武 郑燕青 陈昊 丁煜晖 《东华理工大学学报（自然科学版）》 CAS 2017年第1期58-65,共8页

基于双相各向同性介质一阶速度-应力方程,利用旋度和散度理论的波场分离方法进行纵横波场解耦,借助高阶交错网格有限差分技术,推导出了其任意偶数阶精度交错网格有限差分格式,最后运用空间八阶时间二阶差分精度及PML边界条件,完成了双... 基于双相各向同性介质一阶速度-应力方程,利用旋度和散度理论的波场分离方法进行纵横波场解耦,借助高阶交错网格有限差分技术,推导出了其任意偶数阶精度交错网格有限差分格式,最后运用空间八阶时间二阶差分精度及PML边界条件,完成了双相各向同性介质中地震波场正演模拟。结果表明,该方法可准确获得双相各向同性介质固、流相中的高精度纯纵波波场和纯横波波场,有效描述双相各向同性介质中的波场传播规律。同时得出:双相各向同性介质中快、慢纵波相互耦合,无法单独分离;也指出了分界面处波的传播和转换关系,是油气勘探的重要理论依据。 展开更多

关键词 BIOT理论 双相介质 高阶有限差分 pml 波场分离 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进BISQ模型地震波场数值模拟中的边界处理

13

作者 周竹生 王红 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期976-984,共9页

从改进BISQ模型双相介质所对应的一阶速度—应力运动方程出发,构建2×2N阶交错网格有限差分模拟算法,为了尽可能地减小或消除数值模拟中由人工边界引起的虚假反射,建立完全匹配层(PML)吸收边界的2×2N阶交错网格有限差分算法。... 从改进BISQ模型双相介质所对应的一阶速度—应力运动方程出发,构建2×2N阶交错网格有限差分模拟算法,为了尽可能地减小或消除数值模拟中由人工边界引起的虚假反射,建立完全匹配层(PML)吸收边界的2×2N阶交错网格有限差分算法。详细地讨论了PML吸收边界条件的构建及其有限差分算法的实现。通过MATLAB编程进行波场模拟,将加入PML吸收边界、常规指数衰减吸收边界及未加吸收边界的3种数值模拟结果进行对比,论证PML吸收边界能十分有效地吸收边界反射。 展开更多

关键词 改进BISQ模型 双相介质 有限差分 交错网格 完全匹配层(pml)

在线阅读 下载PDF 职称材料

圆波导TM_(01)模激励加多扇区介质透镜圆锥喇叭的时域分析

14

作者 袁海军 钟辉煌 《微波学报》 CSCD 北大核心 2005年第1期5-9,13,共6页

提出了一种改善TM01模辐射特性的方法,即将具有不同厚度扇区的介质透镜放置于圆锥喇叭口径处,给出了该天线辐射场的解析公式,并结合完全匹配层(PML)吸收边界的时域有限差分法(FDTD)分析了天线的辐射场、反射系数及场分布。实验结果与理... 提出了一种改善TM01模辐射特性的方法,即将具有不同厚度扇区的介质透镜放置于圆锥喇叭口径处,给出了该天线辐射场的解析公式,并结合完全匹配层(PML)吸收边界的时域有限差分法(FDTD)分析了天线的辐射场、反射系数及场分布。实验结果与理论分析一致,因此,选择适当的介质厚度,由圆波导TM01模激励的加多扇区介质透镜圆锥喇叭辐射圆极化轴向为极大值的远场方向图,得到较高的增益。 展开更多

关键词 时域有限差分法 圆波导 TM01模 圆锥喇叭 圆极化 介质透镜 完全匹配层

在线阅读 下载PDF 职称材料

三维似French模型高精度弹性波正演数值模拟及其波场特征

15

作者 刘阿男 刘思彤 +1 位作者 陈可洋 杨微 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2010年第4期45-50,共6页

基于三维一阶双曲型各向异性介质速度-应力弹性波动方程,给出各向异性介质向各向同性介质转化的条件,采用高阶交错网格有限差分法和PML吸收边界条件,实现高精度三维弹性波正演数值模拟.以均匀介质为例,研究弹性波在三维空间的波场特征;... 基于三维一阶双曲型各向异性介质速度-应力弹性波动方程,给出各向异性介质向各向同性介质转化的条件,采用高阶交错网格有限差分法和PML吸收边界条件,实现高精度三维弹性波正演数值模拟.以均匀介质为例,研究弹性波在三维空间的波场特征;以三维似French模型为例,合成不同时刻的三分量波场快照和共炮点记录,并对比分析三维各向同性介质和各向异性介质在该模型中的波场响应特征.数值结果验证了方法的正确性和有效性,同时具有精度高和边界吸收效果明显的优点. 展开更多

关键词 三维弹性介质 高精度正演数值模拟 pml吸收边界条件 似French模型 高阶交错网格有限差分法

在线阅读 下载PDF 职称材料

起伏地表复杂地质模型的格子法声波方程正演模拟

16

作者 徐义 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期40-44,54,共6页

利用声波方程格子法,结合非规则网格完全匹配层(PML)吸收边界,对具有起伏地表、强速度对比的模型进行了正演模拟。模拟结果表明,采用依据波速改变尺度的非则网格对模型进行离散化,不仅能够精确刻画地表、反射界面,避免阶梯近似带来的数... 利用声波方程格子法,结合非规则网格完全匹配层(PML)吸收边界,对具有起伏地表、强速度对比的模型进行了正演模拟。模拟结果表明,采用依据波速改变尺度的非则网格对模型进行离散化,不仅能够精确刻画地表、反射界面,避免阶梯近似带来的数值散射现象,而且能有效克服规则网格离散化带来的空间、时间过采样问题,节省了存储空间,提高了模拟效率。非规则网格PML方法以及相应的坐标转换方法的应用,可对所关心的区域周围设置曲线吸收边界,避免了常规PML方法中处理拐角时的麻烦。 展开更多

关键词 格子法 声波方程 正演模拟 完全匹配层(pml) 起伏地表 非规则网格

在线阅读 下载PDF 职称材料

多轴卷积完全匹配层吸收边界条件 被引量：19

17

作者 田坤 黄建平 +3 位作者 李振春 曹晓莉 李庆洋 路萍 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期143-152,304,共10页

在通常情况下,完全匹配层(PML)吸收边界条件较其他吸收边界条件具有更优越的吸收性能,已广泛用于地震波正演模拟。但传统的PML吸收边界条件也存在一定缺陷,如不分裂卷积完全匹配层(C-PML)吸收边界在某些介质中不稳定,分裂的多轴完全匹配... 在通常情况下,完全匹配层(PML)吸收边界条件较其他吸收边界条件具有更优越的吸收性能,已广泛用于地震波正演模拟。但传统的PML吸收边界条件也存在一定缺陷,如不分裂卷积完全匹配层(C-PML)吸收边界在某些介质中不稳定,分裂的多轴完全匹配层(M-PML)吸收边界的吸收效果不好。为此,本文提出了多轴卷积完全匹配层(MC-PML)吸收边界条件,既可提高C-PML吸收边界的稳定性,又可改善M-PML吸收边界的吸收效率,且采用不分裂算法实现,可有效降低计算成本。正演模拟结果表明,MC-PML吸收边界条件具有更高的计算稳定性和较好的吸收效果。 展开更多

关键词 pml C-pml M-pml MC-pml 吸收边界条件 数值模拟 稳定性 吸收效果

在线阅读 下载PDF 职称材料

模拟地震波传播的三维逐元并行谱元法 被引量：20

18

作者 刘少林 杨顶辉 +3 位作者 徐锡伟 李小凡 申文豪 刘有山 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期993-1005,共13页

高效地震波场正演模拟对于复杂模型中地震波传播与成像研究至关重要.本文在谱元法原理框架内,对已有逐元谱元法改进,提出一种新的逐元并行谱元法求解三维地震波运动方程,并得到地震波场.逐元并行谱元法的核心思想在于在单元上进行质量... 高效地震波场正演模拟对于复杂模型中地震波传播与成像研究至关重要.本文在谱元法原理框架内,对已有逐元谱元法改进,提出一种新的逐元并行谱元法求解三维地震波运动方程,并得到地震波场.逐元并行谱元法的核心思想在于在单元上进行质量矩阵与解向量的乘积运算,并将此运算平均分配至每一个CPU计算核心,此处理有利提升谱元法的并行计算效率.同时,根据Gauss-Lobatto-Legendre(GLL)数值积分点与插值点重合的特点,将稠密单元刚度矩阵的存储转化成单元雅克比矩阵行列式的值及其逆的存储,大幅减少谱元法计算内存开销.此外,在模型边界上利用逐元并行谱元法求解二阶位移形式完美匹配层(PML)吸收边界条件,消除边界截断而引入的虚假反射.通过逐元并行谱元法得到的数值解与解析解对比,以及实际地震波场模拟,数值结果证实了逐元并行谱元法用于地震波场模拟的高效性. 展开更多

关键词 地震波 谱元法 正演模拟 pml吸收边界条件

在线阅读 下载PDF 职称材料

交错网格有限差分正演模拟的联合吸收边界 被引量：7

19

作者 胡建林 宋维琪 +2 位作者 张建坤 邢文军 徐文会 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期914-920,共7页

三维声波方程交错网格有限差分正演模拟中的边界问题一直是热点问题。完全匹配层吸收边界(PML)具有较强且稳定的吸收效果,但必须具有一定的边界厚度才能吸收干净,这就增大了三维正演模拟的模型空间,即增加了运算量;Higdon边界能消除任... 三维声波方程交错网格有限差分正演模拟中的边界问题一直是热点问题。完全匹配层吸收边界(PML)具有较强且稳定的吸收效果,但必须具有一定的边界厚度才能吸收干净,这就增大了三维正演模拟的模型空间,即增加了运算量;Higdon边界能消除任意角度入射波的边界反射,也具有较强稳定性,但该高阶吸收边界离散化后过于复杂,而低阶时吸收效果不如PML边界。因此,基于对PML吸收层中的平面波传播规律的研究,重新推导PML最外层的Higdon吸收边界条件,得到含PML吸收系数的新的Higdon吸收边界条件。联合吸收边界不仅可使用较小厚度(相对于单纯PML边界)的PML层对分量进行衰减,而且在PML边界外层,能应用新推导的Higdon吸收边界条件对反射波进行匹配吸收。在相同吸收效果下,联合吸收边界大幅度降低了PML厚度,减小了运算量,得到精确的模拟结果。 展开更多

关键词 三维声波方程 交错网格有限差分 正演 pml边界 Higdon边界 联合吸收边界

在线阅读 下载PDF 职称材料

瞬变电磁BEDS-FDTD三维正演新算法及稳定性验证 被引量：2

20

作者 柳尚斌 孙怀凤 +2 位作者 李文翰 王震 杨洋 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期841-853,共13页

常规FDTD的时间步长需满足Courant-Friedrich-Lewy(CFL)稳定性条件,导致时间迭代步过多,正演非常耗时.针对上述问题,本文采用Backward Euler(BE)差分方法近似Maxwell方程组中场对时间的一阶导数,使时间步长突破CFL限制;引入Direct Split... 常规FDTD的时间步长需满足Courant-Friedrich-Lewy(CFL)稳定性条件,导致时间迭代步过多,正演非常耗时.针对上述问题,本文采用Backward Euler(BE)差分方法近似Maxwell方程组中场对时间的一阶导数,使时间步长突破CFL限制;引入Direct Splitting(DS)策略将电磁场分量解耦,并将大型稀疏矩阵降阶和重构为一系列低阶且主对角占优的三对角矩阵,加快方程求解效率;而且,为了减少模型尺寸,针对上述改进的全新方程,本文采用双线性变换方法(bilinear transform, BT)推导了复频率偏移完全匹配层(complex frequency shifted perfectly matched layer, CFS-PML)吸收边界,形成瞬变电磁三维正演全新算法:BEDS-FDTD.首先采用von Neumann方法测试了新算法在有耗介质中、非均匀时间步长下的稳定性.之后,将BEDS-FDTD算法用于模型实验,并将模拟结果与层状模型的半解析解进行了对比,实验结果证明了新算法的计算精度能够满足需要;同时对新算法的计算效率进行了分析,当采用Tesla A100 GPU计算时,50×50×50网格数目的模型仅用10 s,即使网格数目增加到200×200×200,也仅需224 s.最后,将BEDS-FDTD算法用于复杂三维模型计算. 展开更多

关键词 瞬变电磁 三维正演 BEDS CFS-pml 无条件稳定性

在线阅读 下载PDF 职称材料