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多重网格方法在求解由偏微分方程的边值问题离散所得线性系统时,具有非常高的计算效率.但常用的几何多重网格法在处理带跃变系数的偏微分方程时存在一定缺陷,限制了其应用.本文应用代数多重网格（AMG）方法求解三维直流电阻率法正演模拟形成的有限差分线性方程组,通过求解二次场的方法消除了总场中由点电源导致的奇异性,从而获得快速、精确的三维电阻率数值模拟.对两个存在大的电性差异的模型进行了模拟计算,以验证代数多重网格法的收敛效率.计算结果表明,与不完全Cholesky共轭梯度（ICCG）方法相比,代数多重网格方法具有更高的计算效率及稳定性.而且,随着三维网格节点数的增加,代数多重网格方法计算的高效性更加明显. 相似文献
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《地震地质》2015,(3)
面对越来越多的观测数据、越来越复杂的地电模型,大地电磁法的高维正反演需要发展高效、稳定的正、反演计算新技术。多重网格法是求解椭圆型偏微分方程最优化的方法之一,近些年来被广泛地用作大规模、高精度方程求解的加速器。目前,多重网格法多基于矩形网格来构造粗细不同的层次网格组,但是矩形网格不能适应几何形状复杂的区域并且不支持局部加密细化从而限制了多重网格法的应用。文中提出一种采用Delaunay三角网的非结构化多重网格生成算法,该算法能够自动对复杂区域生成粗细不同的网格,并且每层网格单元具有良好的形状比和可控的尺寸大小。文中采用该算法实现了对复杂地电模型的非结构多重网格的自动生成,解决了大地电磁多重网格正反演计算中复杂模型离散化这一关键的技术问题。 相似文献
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为提高大地电磁正演计算速度,开展了基于多重网格有限元法的大地电磁二维正演模拟计算研究.将稳定双共轭梯度算法作为多重网格法的细网格松弛迭代算法,插值算子采用完全加权算子,限制算子设计基于网格单元面积率,使多重网格法更适于求解大型复系数方程组.二维均匀半空间模型、低阻体模型和高阻体模型的大地电磁正演模拟结果表明:当计算量较小时(网格剖分数量少),多重网格法在计算效率方面并未有优势,网格剖分数量较大时,多重网格有限元算法在收敛速度方面的优势明显,多重网格有限元法的大地电磁正演精度优于一般数值算法.这为三维多重网格有限元的大地电磁正演研究奠定了基础. 相似文献
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在同时迭代重建算法,即SIRT的基础上,提出了一种基于多重网格的加速算法.SIRT算法在对每个像素更新时,更新量与所有穿过该像素的射线所覆盖的其他像素有关.鉴于此,通过运用多重网格的思想,对SIRT算法进行了分析,指出了其全局性的迭代特点,进而根据“细网光滑、粗网校正”,实现较快的SIRT迭代重建.本文提出的新算法主要通过降低计算量来实现加速效果,而与其他常见的加快迭代收敛速度的加速策略并不冲突.数值实验证明,该算法对噪声抑制更好,同时在本文数值实验条件下,计算速度相比SIRT提高接近一倍. 相似文献
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在同时迭代重建算法,即SIRT的基础上,提出了一种基于多重网格的加速算法。SIRT算法在对每个像素更新时,更新量与所有穿过该像素的射线所覆盖的其他像素有关。鉴于此,通过运用多重网格的思想,对SIRT算法进行了分析,指出了其全局性的迭代特点,进而根据"细网光滑、粗网校正",实现较快的SIRT迭代重建。本文提出的新算法主要通过降低计算量来实现加速效果,而与其他常见的加快迭代收敛速度的加速策略并不冲突。数值实验证明,该算法对噪声抑制更好,同时在本文数值实验条件下,计算速度相比SIRT提高接近一倍。 相似文献
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论文使用高分辨有限体积法模拟二维声波在多层介质中的传播现象.该方法需要求解双曲型偏微分方程的黎曼解,数值解在强速度变化的分界面上满足数值通量守恒,可以有效地计算数值解的不连续性.根据数值实验给出的波场快照和接收点上的波形变化,可以清晰地观察到声波在介质分界面上的多次反射波,说明该方法不但可以得到高分辨率的波场快照,而且... 相似文献
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J. GAZDAG 《Geophysical Prospecting》1980,28(1):60-70
A stacked seismic section represents a wave-field recorded at regularly spaced points on the surface. The seismic migration process transforms this recorded data into a reflectivity display. In recent years, Jon F. Claerbout and his co-workers developed migration techniques based on the numerical approximation of the wave equation by finite difference methods. This paper describes an alternative method, termed ASD (for Accurate Space Derivative), and its application to the wave equation migration problem. In this approach to the numerical solution of partial differential equations, partial derivatives are computed by finite Fourier transform methods. This migration method can accommodate media with vertical as well as horizontal velocity variations. 相似文献
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在数值模拟中,隐式有限差分具有较高的精度和稳定性.然而,传统隐式有限差分算法大多由于需要求解大型矩阵方程而存在计算效率偏低的局限性.本文针对一阶速度-应力弹性波方程,构建了一种优化隐式交错网格有限差分格式,然后将改进格式由时间-空间域转换为时间-波数域,利用二范数原理建立目标函数,再利用模拟退火法求取优化系数.通过对均匀模型以及复杂介质模型进行一阶速度-应力弹性波方程数值模拟所得单炮记录、波场快照分析表明:这种优化隐式交错网格差分算法与传统的几种显式和隐式交错网格有限差分算法相比不但降低了计算量,而且能有效的压制网格频散,使弹性波数值模拟的精度得到有效的提高. 相似文献
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本文针对射线类偏移成像当中的速度模型光滑处理问题,借鉴数字图像处理当中的偏微分方程法,基于能量泛函,应用变分方法导出基于速度模型的偏微分方程实现射线类偏移成像当中的速度模型的光滑处理.由于偏微分方程法具有线性叠加特性、模型解的唯一性和局部特征保持性,因此,应用该算法可以实现基于原始速度模型空间结构的模型光滑处理.通过在原始速度模型以及光滑处理后的速度模型上计算速度的空间分布以及地震波走时、射线路径可以得出,偏微分方程法对速度模型的光滑处理能够很好地保持原始模型的空间结构,偏移成像结果也证明了该方法的实用性. 相似文献
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有限差分法求解Helmholtz方程,依赖于两点:1差分格式的构造;2高效的求解算法.本文采用平均导数法离散Helmholtz方程.该差分格式有三点好处:1能适用于横纵不等间距采样;2在完全匹配层区域(PML),差分方程与微分方程逐点相容;3能将一个波长内的采样点数减少至少于4.求解离散的Helmholtz方程的算法一般分为直接法和迭代算法.直接法由于内存需求太大而无法适用于大规模问题;基于Krylov子空间的迭代方法结合多重网格预条件算法是一种快速高效求解方法,然而对于横纵不等间距采样(在多重网格中称为各向异性问题),经典的多重网格方法失效.本文分析了经典多重网格的三个重要组成部分:完全加权限制算子,点松弛技术以及双线性延拓算子,进而采用了半粗化技术代替全粗化技术,线松弛技术代替点松弛技术以及依赖差分算子的延拓算子代替双线性延拓算子,使得各向异性问题变得收敛;而且对于非均匀介质中-低频率的迭代问题,我们获得了较为满意的收敛速度. 相似文献
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声波方程数值模拟已广泛应用于理论地震计算,同时构成了地震逆时偏移成像技术的基础.对于有限差分法而言,在满足一定的稳定性条件时,普遍存在着因网格化而形成的数值频散效应.如何有效地缓解或压制数值频散是有限差分方法研究的关键所在.有限差分格式分为显式有限差分和隐式有限差分.隐式有限差分能够进一步压制数值频散效应.因此本文提出了给定频率范围满足时间-空间域隐式有限差分频散关系的方法,并根据震源频率、波速和网格间距确定波数范围,在此基础上建立方程确定了相应的隐式有限差分系数,使得差分系数能在更大频率范围符合波场传播规律.通过频散分析和正演模拟,验证了本文方法的有效性. 相似文献
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Existing analytical procedures for nonsteady flow in a leaky confined aquifer assume that the aquifer system is areally infinite. A technique is presented that treats a leaky confined aquifer system of finite configuration. By means of a discrete space continuous time (DSCT) modeling approach, the partial differential equation governing the flow system is transformed into a set of ordinary differential equations that can be easily integrated numerically on a high speed digital computer using available scientific subroutines. The finite difference formulation is in effect an explicit scheme. A criterion is developed for which the scheme is computationally stable. A numerical example is presented. 相似文献
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适于窄线三维地震资料的面炮方法 总被引：4，自引：6，他引：4
用小孔径波动方程叠前深度偏移完成大面积数据的成像，不仅总的计算量较大，而且成像畸变较严重。为了进行大孔径波动方程叠前深度偏移，必须将实际的小孔径资料合成大孔径资料，并解决大孔径资料的成像方法。AMO等合成孔径方法，数据合成方式简单，但成像方法是近似的且较复杂。面炮方法从理论上讲数据合成方法较简单，成像方法是精确的且较简单，但其应用适用于远道振幅比近道弱很多的情况。在窄线三维地震资料情况，其联络测线方向不易满足面炮应用条件。针对这种情况，本文将最小二乘原理应用于波场成像，提出适用窄线三维地震资料的面炮方法。为了解三维波动方程叠前深度偏移的面炮方法解决复杂油气藏的可行性、所需计算资源和成像效果，我们利用大庆SW地区三维地震资料进行了实验研究。通过研究，我们获得了面炮方法的实际效果，获得了所需计算资源的测试数据。对实际效果的分析对比表明，面炮方法是一种三维波动方程叠前深度偏移的快速方法，有较好应用前景。 相似文献
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从三维非均匀介质中的波动方程出发，利用拟微分算子理论，Ｐａｄｅ逼近方法及因式分解技巧，获得了非均匀介质的三维高阶深度偏移方程，相应地提出了逐次低阶方程方法、低阶方程组方法及分裂方法等３种求解方法．与二维情形不同，以上每一种方法在数值求解时均存在由测线坐标ｙ的出现而带来的困难．为了克服这一困难，我们提出了差分算子分解方法，避免了近年来人们竞相研究的ｘ－ｙ方向微分算子分裂带来的分裂误差，保持了应有的相容性，解决了这一令人烦恼的问题． 相似文献
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利用传统有限差分方法对基于Biot理论的双相介质波动方程进行数值求解时,由于慢纵波的存在,数值频散效应较为明显,影响模拟精度.相对于声学近似方程及普通弹性波方程,Biot双相介质波动方程在同等数值求解算法和精度要求条件下,其地震波场正演模拟需要更多的计算时间.本文针对Biot一阶速度-应力方程组发展了一种变阶数优化有限差分数值模拟方法,旨在同时提高其正演模拟的精度和效率.首先结合交错网格差分格式推导Biot方程的数值频散关系式.然后基于Remez迭代算法求取一阶空间偏导数的优化差分系数,并用于Biot方程的交错网格有限差分数值模拟.在此基础上把三类波的平均频散误差参数限制在给定的频散误差阈值和频率范围内,此时优化有限差分算子的长度就能自适应非均匀双相介质模型中的不同速度区间.数值频散曲线分析表明:基于Remez迭代算法的优化有限差分方法相较传统泰勒级数展开方法在大波数范围对频散误差的压制效果更明显;可变阶数的优化有限差分方法能取得与固定阶数优化有限差分方法相近的模拟精度.在均匀介质和河道模型的数值模拟实验中将本文变阶数优化有限差分算法与传统泰勒展开算法、最小二乘优化算法进行比较,进一步证明其在复杂地下介质中的有效性和适用性. 相似文献