弹性波数值模拟中的吸收边界条件

在地震波数值模拟过程中,需要采用吸收边界条件以吸收入为边界反射。本文通过对ＴＩ介质中二维及三维一阶弹性波方程的特性分析,分别得到了与原波动方程形式相同的吸收边界条件,并在二维弹性波数值模拟中进行了应用。     

三维弹性波有限元模拟在微机上的实现

针对三维弹性波有限元模拟要求计算机存大和计算长的困难，本文采用一种特殊剖分法和刚度矩阵的上半带等带宽压缩存贮法，并采用集中质量矩阵和中心差分时间积分显格式的结合，极大地节省了内存，提高了运算速度，在微机上实现了三维弹性波有限元模拟的计算，理论模型的试算验证了算法的正确性和可行性。     

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

给出了三维各向同性介质中一阶应力一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。     

一种新的弹性波数值模拟吸收边界条件

 在弹性波方程有限差分波场数值模拟中,由于计算模型的限制,不可避免地导致很强的人为边界反射的出现。为了使计算得到的边界波场值更接近真实的边界波场值,在波场数值模拟中人们利用边界条件来减少来自计算区域边界的人为反射能量。与声波吸收边界条件相比,弹性波边界条件要复杂得多,到目前为止弹性波边界条件算法研究仍然是该领域的一个重要课题。本文借鉴Clayton等处理吸收边界反射的思想,从弹性波波动方程出发,提出了一种新的在各向同性介质中进行有限差分弹性波场数值模拟的吸收边界条件。波场计算表明：该方法计算量小、应用简单、能有效地减少来自模型边界的反射波场,其计算效率与Clayton等处理吸收边界条件所花费的时间相当。     

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

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...     

弹性波的三维Hamilton系统方法模拟

针对三维介质中的弹性波传播问题,本文提出了三维Hamilton系统方法。此法通过建立三维离散化网格上的准粒子体系,引入Hamilton函数对系统进行描述。体系中采用中心准粒子与周围6个最近邻和12个次近邻准粒子发生相互作用的模型,文中给出相互作用系数以及相互作用系数与P波波速、质量密度以及泊松比的关系,推导出描述弹性波传播的二阶辛差分格式的离散化方程,并对给定的介质模型进行数值模拟。模拟结果表明该方法是有效的。     

各向异性弹性波叠后逆时深度偏移

大量数据表明地下岩层的地震各向异性是普遍存在的。然而在常规偏移中，通常视地下介质为各向同性介质，这必然导致一定的误差。研究了各向异性弹性波的有限元逆时延拓算法及有关人工吸收边界条件等问题，实现了各向异性弹性波有限元逆时深度偏移系统。2个理论模型的自激自收资料实算表明，该系统能够清晰准确地进行偏移成像。另外，对这两个模型资料的各向同性移证实，常规各向同性偏移剖面上存在较大误差。     

三维各向异性介质中的地震波模拟

本文给出了一种在三维各向异性介质中模拟地震波传播的方案,该方案是利和Ｆｏｕｒｉｅｒ方法计算空间导数和时间导数,用蛙跳技术计算来完成模拟的。允许弹性常数和密度在横向上和纵向上任意变化,由于采用了Ｆｏｕｒｉｅｒ方法计算空间导数,可获得较高的模拟精度,并可有效地减少工作空间,这在三维模拟中是十分重要的。模拟方案是在Ｍｉｃｒｏ－ＶＡＸ３５００机上实现的,尽管本方案可用于计算任意弹性各向异性介质,文中给出了     

各向异性介质中弹性波传播特征的伪谱法模拟研究

本文首先研究了各向导性介质中弹性波动方程伪谱法求解的稳定性条件；然后应用伪谱法模拟研究了各向异性介质中三种常见震源（垂直力源、压力源和剪切源）的辐射特征和三种各向导性模型（PTL、EDA和正交介质）的波传播快照特征；最后模拟研究了力源作用于裂隙诱导各向导性介质时VSP记录的特征。所有这些工作表明用伪谱法研究各向异性介质中弹性波传播是有效的。与此同时，我们也获得了一些各向异性介质中波传播的有益认识。     

一种高精度有限元弹性波场正演方法

在弹性波场正演中,我们通过引入高阶有限单元,给出了一种高精度的时域弹性波场正演方法。方法中采用了一种考虑四阶导数影响的有限元时域显示差分格式。该方法不仅能够用于各种复杂波场的正演计算,而且模拟出的波场具有较好的稳定性。文中理论模拟算例数值解与解析解的对比结果表明,该方法较传统的有限元解法有更高的精度。     

关于弹性三维计算机模型的创建

三维有限差分法模拟弹性波传播的方法，结合了先进的计算机特征与物理特征，并增加了各向异性处理能力，最后利用高性能计算处理和大量的并行处理来产生可行的地震全三维物理地震模型。本文详细介绍了这种方法，并将其与传统的声波技术作了细致的比较。     

优化的三维地震波旁轴近似吸收边界条件

三维地震波数值模拟中的吸收边界如果采用镶边处理（如最佳匹配层吸收边界条件（PML）或阻尼吸收边界条件）,会大幅度增加计算量和计算时间,若增加旁轴近似阶数,则会增加数值实现的复杂度,甚至会导致计算过程的不稳定。为解决上述问题,提出优化的三维声波旁轴近似吸收边界条件,并做了相应的理论推导和数值分析,只需合理地调节加权因子,就可拓宽边界处的完全吸收角度,且其反射系数误差很小。数值实例表明,该方法不增加计算空间,算法简单且易于实现,能够获得比常规旁轴近似吸收边界条件更好的边界吸收效果,是一种有效的三维地震波数值模拟吸收边界条件。     

三维精细积分法地震正演及边界条件

 将任意差分精细积分法用于三维波动方程地震正演，关键在于如何消除数值计算中有限波场区域边界引起的边界反射。文中采用Berenger给出的电磁波完全匹配层吸收边界条件，推导出三维波动方程任意差分精细积分法地震正演的完全匹配层吸收边界条件计算公式，并给出了完全匹配层吸收边界条件算例。计算结果表明，此方法压制边界反射效果明显。三维波动方程地震正演模拟实例表明，完全匹配层吸收边界条件的任意差分精细积分法为复杂区地震波传播规律研究提供了一种实用的正演模拟工具     

地表反射弹性波多参数反演

在Ｂｏｒｎ近似条件下，文中讨论了地震反射式弹性波三参数的衍射问题，给出了地表反射条件下的散射场积分表达式。和在单一频率的吓，充分利用各类波型所包含一信息，从散射波场中分离４种不同类型的散射波的数学表达式。     

弹性波理论研究──关于球面波首项(Ⅰ)

本文推导了球面波在弹性介质中传播的首项公式，包括直达波，反射波和透射波的首项。通过对球面波分解。用柱面波合成球面波；在界面上由压力和速度连续条件，给出了人射波，反射波和透射波的表达式；对汉格尔函数用大自变量展开，用最陡下降法分别求出这三种波的首项解析表达式。