地震波数值模拟中的完全匹配层参数取值研究

发布时间：2023-04-07 05:34

　　在地震学的研究中地震波数值模拟具有非常重要的作用。因为基于格点的有限差分方法容易实现、计算效率高,所以它已经成为地震波数值模拟中最为常用的方法之一。在真实的地震波传播过程中,地震波在介质参数没有变化的位置不会产生反射波。但由于离散网格的空间大小有限,导致计算模型最外层可以产生影响计算结果的虚假反射。因为虚假反射的存在,所以需要在计算区域的边界处对地震波进行处理来得到更为真实的数值模拟结果。完全匹配层吸收效果好、计算效率高、适用范围广,在地震波数值模拟中得到了广泛应用。本文中首先介绍了二维P-S波一阶速度-应力弹性波动方程、交错网格有限差分方法和基于辅助微分方程表示的标准完全匹配层和复频移完全匹配层(CFS-PML)的表达式。然后,使用上述的方法讨论了复频移完全匹配层(CFS-PML)的参数选取方案,给出了一组优化的参数选取方式,提升了吸收效果。在此基础上简要对多轴复频移完全匹配层(CFS-MPML)的设置方法进行探讨。提出了一种可能的取值形式,在保证多轴完全匹配层的吸收效果的同时减弱了多轴吸收产生的反射波。在实际应用中,前人虽然对CFS-PML的参数的优化取值方法进行了大量讨论,但是都...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 前言
    1.1 地震波数值模拟方法
    1.2 地震波数值模拟中的吸收边界问题
    1.3 研究目的和主要内容
第2章 地震波数值模拟和完全匹配层方法理论
    2.1 控制方程
    2.2 有限差分方法
    2.3 完全匹配层
        2.3.1 完全匹配层的复坐标拉伸解释
        2.3.2 标准完全匹配层
        2.3.3 复频移完全匹配层(Complex frequency-shifted PML)
        2.3.4 多轴完全匹配层(Multi-axia PML)
        2.3.5 地震波在完全匹配层内的衰减特性
    2.4 本章小结
第3章 复频移完全匹配层和多轴完全匹配层的参数设置方法
    3.1 衰减参数d的作用和优化取值方式
    3.2 频移参数α的作用和优化取值方式
    3.3 参数声的作用和优化取值方式
    3.4 多轴完全匹配层
        3.4.1 多轴完全匹配层方法的适用范围
        3.4.2 多轴完全匹配层方法参数的优化设置
    3.5 本章小结
第4章 理论反射系数R的优化
    4.1 理论反射系数R取值公式的修正
    4.2 大角度掠射情况下的R的设置
    4.3 本章小结
第5章 复杂速度模型参数取值方法
    5.1 双层高速度比模型
    5.2 多层模型
    5.3 复杂模型(Marmousi)
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 未来展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果



本文编号：3785192