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1.
研究了各向异性介质中弹性波动方程交错网格高阶差分法求解的数值相速度色散和数值相速度误差。从而表明了交错网格差分法一般情况下要求每个最短波长离散网格点数约为６。同时表明了高阶差分阶的数值各向异性要比低阶的阶小得多。 相似文献
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《物探化探计算技术》2015,(6)
利用Taylor公式展开导出了交错网格中可导函数任意次导数的任意偶数阶精度的差分近似式及相应的差分系数,从而改进了常规高精度交错网格有限差分算法中对各个空间导数采用不一致精度的问题。采用推导的交错网格高阶差分算法对一阶弹性波动方程进行数值模拟,得到了精确的数值模拟结果,证明了推导的交错网格高阶差分算法的正确性。 相似文献
3.
在井间地震有限差分数值模拟中,用离散化的高阶差分方程近似连续导数的波动方程时,不可避免地会产生数值频散,而数值频散程度则直接影响到地震波数值模拟精度,因此为了得到清晰准确的地震波场记录,必须尽可能地压制数值频散。这里在一阶速度应力弹性波方程的基础上,利用两个约束条件构造拉格朗日函数获取优化差分系数,与泰勒展开差分系数下的交错网格高阶差分模拟结果比较,发现改进的优化交错网格差分算子的高阶差分数值模拟能更有效地压制数值频散,进一步提高交错网格高阶差分数值模拟的精度,为高精度井间地震数据的波场成像、纵横波联合解释等提供可靠依据。 相似文献
4.
从具有水平对称轴的横向各向同性（HTI）介质中的弹性波动方程出发,在交错网格空间中采用高阶差分算子对弹性波动方程进行差分离散,得到了HTI介质中地震波正演的高阶有限差分格式,研究并实现了PML吸收边界条件。在此基础上实现了HTI介质中弹性波方程的多波正演。数值算例表明,该方法能够精确模拟弹性波在复杂各向异性介质中的传播过程,得到高精度的正演记录。 相似文献
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从一阶速度—应力弹性波方程出发,基于旋转交错网格,推导了时间二阶精度空间2M阶精度的有限差分离散格式。阐述了递归卷积复频移完全匹配层(CPML)边界条件的原理,建立了一阶速度—应力弹性波高阶差分CPML边界条件的递推公式。开展了CPML边界中关键参数m、κ和α的选取实验,通过分析反射误差分布图,选取了CPML边界条件中最优参数。全局反射误差与波场快照都说明,CPML较PML对隐失波具有更优的吸收性能。基于Matlab平台,编写了基于CPML边界的旋转交错网格弹性波正演模拟程序,应用该程序对各向异性介质及随机介质进行了模拟,得到了弹性波正演剖面记录及波场快照,通过对正演剖面记录及波场快照的分析,可以更清楚地了解弹性波在各向异性介质及随机介质的传播特性,指导非均匀介质中地震勘探资料解释。 相似文献
8.
弹性波模拟或逆时偏移时,对空间偏导数采用高阶差分格式可提高计算精度,但这种算法的稳定性条件过于严格,要求差分离散的时间步长必须足够小以确保算法稳定。在常规空间高阶差分格式的基础上,将速度(应力)对时间的高阶导数转化为不同精度的应力(速度)对空间的差分,得到了一种新的基于交错网格的时间高阶、空间高阶差分格式。通过对交错网格时间高阶差分格式稳定性的分析,认为该算法的稳定性条件较常规算法宽松,在弹性波场的求解过程中可以采用更大的时间步长。 相似文献
9.
井间地震方法观测到的波场信息丰富且复杂,其难点是如何识别和分离这些波场信息。这里从纵波波场为无旋场,横波波场为无散场出发,利用一阶速度～应力方程的交错网格高阶有限差分法,对井间弹性波纵、横波场分离问题进行了数值模拟。经数值模拟试验表明,同二阶的位移方程相比,使用等价的波场分离交错网格的一阶速度应力方程,无论是模拟精度还是模拟的稳定性方面都有了较大的提高,同时该横波资料的获取方法为井间地震资料的解释应用,提供了一种新的技术思路。 相似文献
10.
《物探与化探》2016,(1)
相比于VTI介质q P波数值模拟方法,考虑倾角因素的TTI介质q P波数值模拟方法能够更加准确地描述各向异性介质中波场的传播特征。常规的声学近似方法往往会造成TTI介质中倾角急剧变化的区域出现数值不稳定,笔者首先引入一个各向异性控制参数,推导了稳定形式的TTI介质二阶q P波方程,保证q P波场的稳定传播;其次,通过引入波场的伪速度分量,推导了其等价的一阶应力—速度形式及相应的PML边界条件,并应用优化的旋转交错网格有限差分(RSGFD)方法实现了精确的数值模拟。数值结果表明:TTI介质一阶q P波方程能够稳定、有效地模拟q P波的运动学特征,利用优化的RSGFD方法可以得到精确的合成地震记录,同时可以相对地提高计算效率。 相似文献
11.
For the case of seismic waves in a more complex architecture porous medium wave field occurs slightly changed with changes in the structure, several parameters characteristics of the structure of the media which influence on various types of seismic wave propagation were studied. Firstly, the article establishes the isotropic elastic porous medium model, derive the corresponding elastic wave equation, and uses high-order staggered-grid finite difference method for forward modeling, the article also analyze the pore structure parameters such as porosity, viscosity and penetration influence on the wave field characteristics were also analyzed. At the same time, the study analyze the influence of porosity, permeability and viscosity on phase velocity and attenuation coefficient was analyzed in the stady. The results showed that the influence on attenuation coefficient was more sensitive than that on phase velocity. This study helps to deepen the understanding of seismic wave propagation in the practical system of complex medium. 相似文献
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Dali Zhang Michael P. Lamoureux Gary F. Margrave Elena Cherkaev 《Computational Geosciences》2011,15(1):117-133
The article presents a numerical inversion method for estimation of quality Q factor and phase velocity in linear, viscoelastic, isotropic media using reconstruction of relaxation spectrum from measured
or computed complex velocity or modulus of the medium. Mathematically, the problem is formulated as an inverse problem for
reconstruction of relaxation spectrum in the analytic Stieltjes representation of the complex modulus using rational approximation.
A rational (Padé) approximation to the relaxation spec trum is derived from a constrained least squares minimization problem
with regularization. The recovered stress-strain relaxation spectrum is applied to numerical calculation of frequency-dependent
Q factor and frequency-dependent phase velocity for known analytical models of a standard linear viscoelastic solid (Zener)
model as well as a nearly constant-Q model which has a continuous spectrum. Numerical results for these analytic models show good agreement between theoretical
and predicted values and demonstrate the validity of the algorithm. The proposed method can be used for evaluating relaxation
mechanisms in seismic wavefield simulation of viscoelastic media. The constructed lower order Padé approximation can be used
for determination of the internal memory variables in time-domain finite difference numerical simulation of viscoelastic wave
propagation. 相似文献
14.
为了解决长时间正演模拟的不稳定性问题, 实现天然地震波场长时间数值模拟.在高阶有限差分数值模拟的基础上, 给出了多轴向完全匹配吸收边界(M-PML)二维划分方式, 讨论了M-PML吸收边界转换系数P的取值对其吸收能力与截断误差对数值模拟有效信号的影响.实现了二维弹性波高阶有限差分的长时间数值模拟.采用2013年12月16日湖北省巴东县地震及余震信息, 对该地震数据进行了数值模拟, 并与武汉、秭归两台站数据进行了分析和讨论, 验证该正演模拟方法的正确性和有效性.为天然地震波场传播规律、成像和震相识别及震源定位等研究提供了基础. 相似文献
15.
16.
表面波有效相速度近似分析方法 总被引：1，自引：0，他引：1
分层介质中瑞利面波有多个模态,表面瞬态响应是多个模态响应的叠加。在近场,面波模态响应传播速度随传播距离而变化;在远场,其趋于模态相速度。由分层介质表面两不同点响应互谱分析(SASW)得到的有效相速度并不对应于面波基阶模态相速度,它与波场中高阶模态能量分配比例有关。有效相速度随传播距离而变化,近场体波对有效相速度影响较大。对分层介质在简谐荷载下表面质点位移响应进行了互谱分析,得到了有效相速度理论值,通过理论值与测试值匹配分析可估算分层参数,该分析方法考虑了近场及高阶面波模态对有效相速度的影响。 相似文献
17.
基于偏振特征的剪切波到时判别在下孔法波速测试中被广泛应用，然而实际测试中时有发现压缩波初动出现反相的现象，因此针对压缩波不偏振而剪切波偏振的理论基础进行论证很有必要。通过三维有限元分析模型模拟了地表敲击下孔法波速测试，并基于时域逐步积分动力有限元方法求解了地表正反向水平敲击下不同深度观测点振动响应。结果表明：地表水平正反向激励下，各深度观测点中与激励方向平行的水平分量中压缩波也出现反相。为进一步探讨这与实际工程的认知相悖的现象，数值模拟了荷载倾斜、探头旋转、探头倾斜等实际测试可能出现的情形。结果显示：荷载倾斜与探头倾斜的综合影响会导致正反向敲击激励下压缩波的初动相位不反相。进一步，提出了一种剪切波旅时计算新方法以减少每次敲击之间敲击角度、探头偏转和倾斜变化带来的影响，数值计算得到基于新方法求解的剪切波速接近模型介质剪切波速值，其优于利用峰－峰法和互相关法确定旅时而得到的波速结果。 相似文献
18.
Yudi Liu 《Computational Geosciences》2008,12(2):245-253
Starting from nonhydrostatic Boussinesq approximation equations, a general method is introduced to deduce the dispersion relationships.
A comparative investigation is performed on inertia-gravity wave with horizontal lengths of 100, 10 and 1 km. These are examined
using the second-order central difference scheme and the fourth-order compact difference scheme on vertical grids that are
currently available from the perspectives of frequency, horizontal and vertical component of group velocity. These findings
are compared to analytical solutions. The obtained results suggest that whether for the second-order central difference scheme
or for the fourth-order compact difference scheme, Charny–Phillips and Lorenz (L) grids are suitable for studying waves at
the above-mentioned horizontal scales; the Lorenz time-staggered and Charny–Phillips time staggered (CPTS) grids are applicable
only to the horizontal scales of less than 10 km, and N grid (unstaggered grid) is unsuitable for simulating waves at any
horizontal scale. Furthermore, by using fourth-order compact difference scheme with higher difference precision, the errors
of frequency and group velocity in horizontal and vertical directions produced on all vertical grids in describing the waves
with horizontal lengths of 1, 10 and 100 km cannot inevitably be decreased. So in developing a numerical model, the higher-order
finite difference scheme, like fourth-order compact difference scheme, should be avoided as much as possible, typically on
L and CPTS grids, since it will not only take many efforts to design program but also make the calculated group velocity in
horizontal and vertical directions even worse in accuracy. 相似文献
19.
Modified Christoffel equations are derived for three-dimensional wave propagation in a general anisotropic medium under initial
stress. The three roots of a cubic equation define the phase velocities of three quasi-waves in the medium. Analytical expressions
are used to calculate the directional derivatives of phase velocities. These derivatives are, further, used to calculate the
group velocities and ray directions of the three quasi-waves in a pre-stressed anisotropic medium. Effect of initial stress
on wave propagation is observed through the deviations in phase velocity, group velocity and ray direction for each of the
quasi-waves. The variations of these deviations with the phase direction are plotted for a numerical model of general anisotropic
medium with triclinic/ monoclinic/orthorhombic symmetry 相似文献
20.
反转构造模型的地震波模拟及成像 总被引：1，自引：0，他引：1
为了检验由地震剖面解释得出的反转构造的可靠性,探讨反转构造地区在地震数据采集,处理中应采用的有效方法,设计了一个典型的反转构造模型－突起构造。以该模型为基础,针对复杂构造地震波模拟中常见起源频散严重、人为边界反射吸收不理想两个问题,应用高阶差分法以及一种新的边界吸收条件,对反转模型进行了地震波场数值模拟和深度偏移成像处理。采用中心放炮两边接收的观测方式,共模拟了185炮地震记录。研究表明,波动方程高阶差分法是模拟复杂构造模型中地震波传播的有效方法,除了近于直立的断层因难以接收到其反射波而较难成像外,其余的反转断层及其组合在理论上是可以通过合适方法（如Fourier有限差分深度偏移）较好地成像的。 相似文献