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

发布时间：2021-08-01 19:07

　　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。 

【文章来源】：地震地质. 2020,42(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：16 页

【部分图文】：

横向各向同性介质

在数值模拟过程中，由于计算机的储存有限，计算区域会被截断，产生人工边界反射层，从而影响数值模拟结果的准确性。为了消除边界反射效应，本文在数值模拟过程中采用Collino等(2001)改进后的PML吸收边界条件，其原理是在模型计算区域的各个界面设置一个厚度可以拟定的吸收层，对弹性波场的速度和应力分量在吸收边界设定的区域内进行分裂，并分别对各个分裂后的波场进行不同程度的吸收和耗损(图3)。图3 PML吸收边界条件示意图

图2 有限差分形式图对不同问题进行PML吸收边界模拟计算时，需要根据其各自的特点推导相应的PML方程(Turkel et al.,1988)。在弹性问题中，使用PML吸收边界条件时，往往将速度和应力分为水平和垂直2个方向(Hastings et al.,1996)。因此，速度-应力方程可写为

【参考文献】：
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本文编号：3316082