复杂地质条件下基于正交曲线网格的地震波数值模拟研究

发布时间：2020-10-23 06:39

　　 地震波数值模拟是研究地震波传播规律的有效工具,其结果对于各种复杂条件下的地震勘探数据处理、解释和反演都有着重要的理论和实际意义。在众多的地震波数值模拟方法中,有限差分法以其灵活、高效以及适用性强等特点受到了研究者和工程师们的重视,成为了到目前为止最常用的方法之一。但是在模拟复杂边界条件下的地震波场时,如果采用笛卡尔坐标系下的规则网格,则地下弯曲界面和起伏地表只能由阶梯状折线代替,在这种边界上必然会引起虚假散射波,从而降低数值模拟的精度。另一方面,在对含有地表低速带或低速夹层的介质进行数值模拟时,如果采用全局网格,为了保证计算精度和稳定性网格间距必须取得很小,而这样不仅增加了内存需求而且降低了计算效率。针对有限差分法的上述限制,本论文从以下几个方面进行改进。(1)采用改进的Ryskin and Leal(RL)正交贴体网格生成方法对起伏地表模型进行网格剖分。相比与常规阶梯状网格近似法,正交贴体网格不仅能够有效压制阶梯状近似引起的虚假散射干扰,而且可以有效提高计算精度。(2)将流体力学中的自适应网格引入到复杂内部边界模型的网格剖分中。自适应网格可以根据模型物理参数自动调节网格疏密程度,从而可以在不增加计算量的前提下提高计算精度。(3)结合曲线网格和局部可变网格技术来避免空间上的过采样问题。(4)采用更适合曲线坐标系的张量波动方程作为复杂地质条件下地震波数值模拟的控制方程。(5)为了避免交错网格有限差分法在曲线坐标下需要进行插值和精度低等问题,采用高阶选择性滤波同位网格有限差分法求解张量波动方程。(6)采用牵引力镜像法实施自由边界条件。(7)采用曲线坐标系下基于辅助微分方程的完全匹配层吸收边界(ADE-PML)条件来消除人工边界反射。最后,本文采用上述方法对几个典型复杂地质模型进行了数值模拟,并讨论了它们的波场传播特征响应。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P631.4
【部分图文】：

该网格上求解波动方程，并取得了较好的模拟效果。这种网，但是为了实施自由边界条件需要做复杂的坐标旋转或插值者提出采用正交贴网格对起伏地表模型进行网格剖分（如图，2008）。

映射法网格示意图

正交贴体网格（引自将丽丽，2010）
【参考文献】

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本文编号：2852678