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走时计算已广泛用于地震建模、成像及速度分析等诸方面．基于地震波场的Ｈａｍｉｌｔｏｎ力学性质,本文探索应用适于Ｈａｍｉｌｔｏｎ力学的计算方法──辛几何算法对地震射线 进行走时及路径的计算．利用辛几何算法和属于耗散算法的四阶 Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ算法进行射线 路径和走时的计算对比,结果表明这两类算法数值精度相当,但辛几何算法的速度却快了３ 倍．本文还利用二阶Ｅｕｌｅｒ型辛差分格式对Ｍａｒｍｏｕｓｉ模型进行了射线追踪计算,结果显示所 得射线具有良好的光滑性和较强的阴影区穿透能力． 相似文献
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研究了横向非均匀介质中的Ｍａｓｌｏｖ面波渐近理论，在横向弱非均匀介质的假设下，介质的纵向非均匀性反应在局部本征函数中，以局部本征函数近似真本征函数是射线理论的直接推论．由此，三维结构下的面波计算退化为准二维问题．由于本文方法属于慢度法，面波的频散使得在一般情况下得不到与体波ＷＫＢＪ方法相似的褶积结果；在震源函数为高斯波包的假设下，得出了与二维体波Ｍａｓｌｏｖ理论图形式上完全相同的褶积结果．还讨论了吸收介质中的面波波包理论图计算，最后结果与二维体波吸收介质中的结果相似． 相似文献
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波动方程Maslov射线解的有限差分计算 总被引：2，自引：0，他引：2
借助于守恒型程函方程的有限差分解法，构造出一种地震波场Ｍａｓｌｏｖ渐近解的数值计算方法，并针对不同坐标系进行了讨论。文中通过不同模型分别计算了透射波和反射波的射线路径、走时及相应的合成地震记录，结果表明本算法具有快速、准确的特点。本文算法可用于叠前Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ深度偏移及非均匀介质逆散射问题中Ｇｒｅｅｎ函数的计算，并就算法本身的局限性作了讨论。 相似文献
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合成三维横向非均匀介质远震体波接收函数的Maslov方法 总被引：5，自引：3，他引：2
三维横向非均匀介质远震体波接收函数的合成算法对于三维介质远震体波接收函数研究至关重要．本文发展了基于Ｍａｓｌｏｖ理论的横向非均匀介质接收函数合成算法,针对远震体波接收函数计算的特点,利用遗传算法完成三维动力学射线追踪,并采用递归算法组织射线的追踪过程,从而在保证追踪精度的同时提高了射线追踪的效率,并可完全避免传统射线追踪过程中的射线编码问题．正演计算结果表明,此法是一种高效、实用的三维横向非均匀介质接收函数计算方法． 相似文献
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本文分别利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数方法和特征值方法，对摸拟地震过程的线性粘弹性动力学模型的稳定性进行了分析，并讨论了粘性力在地形变动力学系统演化过程中的作用，采用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ格式的Ｍｅｒｓｏｎ修改方法模拟了在不同粘性系数时线性和非线性动力学系统的演化过程，得出了一些有意义的结论和认识。 相似文献
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结构瞬时开闭环最优控制算法中的迟时研究 总被引：1，自引：0，他引：1
本文运用四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法建立了在迟时情况下结构状态方程的离散形式,采用瞬时控制开闭环最优控制算法对开环、闭环和开闭环控制中迟时的影响进行研究,并根据闭环控制的原理提出了迟时补偿算法,以减小迟时的影响。 相似文献
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连续梁桥减震、隔震体系非线性地震反应分析 总被引：23，自引：1，他引：22
本文采用微分型滞回恢复力模式代表桥梁减震,隔震支座的滞回,耗能特性,结合Ｗｉｌｓｏｎ－θ法和四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法编制了桥梁减震,隔震体系非线性地震反应分析程序,并利用程序结合算例分析了减震,隔震支座对连续梁桥的减震效果。 相似文献
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采用粘性屈服模型来模拟摩擦耗能器的力－速度关系，建立了摩擦与粘性流体耗能器串联耗能体系的动力分析方法．为考虑框架杆件和支撑材料的几何非线性，采用增量型Ｒｏｓｅｎｂｒｏｃｋ二级三阶半隐式Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法求解动力方程．比较了仅有摩擦耗能器体系与串联组合耗能体系的减振效果，分析了粘性流体耗能器参数对组合耗能体系减振效果的影响。 相似文献
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Jing-Bo Chen 《Geophysical Prospecting》2009,57(6):931-941
Lax-Wendroff and Nyström methods are numerical algorithms of temporal approximations for solving differential equations. These methods provide efficient algorithms for high-accuracy seismic modeling. In the context of spatial pseudospectral discretizations, I explore these two kinds of methods in a comparative way. Their stability and dispersion relation are discussed in detail. Comparison between the fourth-order Lax-Wendroff method and a fourth-order Nyström method shows that the Nyström method has smaller stability limit but has a better dispersion relation, which is closer to the sixth-order Lax-Wendroff method. The structure-preserving property of these methods is also revealed. The Lax-Wendroff methods are a second-order symplectic algorithm, which is independent of the order of the methods. This result is useful for understanding the error growth of Lax-Wendroff methods. Numerical experiments based on the scalar wave equation are performed to test the presented schemes and demonstrate the advantages of the symplectic methods over the nonsymplectic ones. 相似文献
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Asymptotic methods provide an efficient way to compute seismograms in heterogeneous media. However, zeroth-order ray theory, the simplest of the asymptotic methods, often fails because of the presence of caustics. Maslov theory is an extension of zeroth-order ray theory, which gives a uniformly valid expression of the wavefield everywhere, including the caustics. This result is given in terms of an integral of ray data over one or two ray parameters. It is shown in this paper how geometrical arrivals are constructed in the one and two-parameter Maslov integrals.In practice Maslov seismograms have been computed using only one ray parameter. However, in three-dimensional media two parameters are needed to uniquely define a ray. In this paper we present an efficient algorithm to compute two-parameter Maslov integrals. The Maslov integral is evaluated by computing the frequency-to-time Fourier transform prior to integration over the ray parameters. The wavefield is then discretized by smoothing with a boxcar function. The resulting expression, which only requires the results of ordinary kinematic and dynamic ray tracing, cen be computed efficiently and robustly. A numerical example is given that illustrates the use of this algorithm. 相似文献
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将波动方程变换至Hamilton体系,构造了一种新的保结构算法,即最优化辛格式广义褶积微分算子(OSGCD). 在时间离散上,首先引入了Lie算子设计二级二阶辛格式,基于最小误差原理得到了优化的辛格式. 在空间离散上,引入广义离散奇异核褶积微分算子计算空间微分,提出了一种有效方法优化GCD并得到了稳定的算子系数. 针对本文发展的新方法,给出了OSGCD稳定性条件. 在数值实验中,将OSGCD与多种方法比较,从精度和计算效率两方面分析了OSGCD的计算优势,计算结果也表明OSGCD长时程以及非均匀介质中地震波模拟亦具有较强能力. 相似文献
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LIU ShaoLin LI XiaoFan WANG WenShuai LIU YouShan ZHANG MeiGen & ZHANG Huan 《中国科学:地球科学(英文版)》2014,57(4):751-758
Here we introduce generalized momentum and coordinate to transform seismic wave displacement equations into Hamiltonian system. We define the Lie operators associated with kinetic and potential energy, and construct a new kind of second order symplectic scheme, which is extremely suitable for high efficient and long-term seismic wave simulations. Three sets of optimal coefficients are obtained based on the principle of minimum truncation error. We investigate the stability conditions for elastic wave simulation in homogeneous media. These newly developed symplectic schemes are compared with common symplectic schemes to verify the high precision and efficiency in theory and numerical experiments. One of the schemes presented here is compared with the classical Newmark algorithm and third order symplectic scheme to test the long-term computational ability. The scheme gets the same synthetic surface seismic records and single channel record as third order symplectic scheme in the seismic modeling in the heterogeneous model. 相似文献
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叠前逆时偏移是目前成像精度最高的地震偏移方法之一,其实现过程中的一个重要步骤是数值求解全波方程,所以快速有效求解全波方程的数值算法对逆时偏移至关重要. 四阶近似解析辛可分Runge-Kutta (NSPRK) 方法是近年发展的一种具有高效率、高精度的数值求解波动方程的保辛差分方法, 能在粗网格条件下有效压制数值频散, 从而提高计算效率, 节省计算机内存需求量. 本文利用四阶NSPRK方法构造的基本思想,发展了具有六阶空间精度的NSPRK方法,并对新的六阶NSPRK方法进行了详细的稳定性和数值频散分析,以及计算效率比较和波场模拟. 同时将该方法用于声波叠前逆时偏移中, 得到一种时间上保辛、空间具有六阶精度、低数值频散、可应用大步长进行波场延拓并能长时计算的叠前逆时偏移方法,对Sigsbee2B模型进行了偏移成像, 并和四阶NSPRK方法、传统的六阶差分方法、四阶Lax-Wendroff correction (LWC) 方法进行了对比. 数值结果表明, 基于六阶NSPRK方法的叠前逆时偏移能得到更好的成像结果, 是一种优于四阶NSPRK方法、传统的六阶差分方法、四阶LWC叠前逆时偏移的方法, 尤其是在粗网格情况下具有更明显的优越性. 相似文献
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将弹性波方程变换至Hamilton体系,构造适用于弹性波模拟的高效显式二阶辛Runge-Kutta-Nystrm(RKN)格式,运用根数理论得到此格式的阶条件方程组.通过给定系数的限定条件,得到方程的对称解.为了使时间离散误差达到极小,提出数值频率与真实频率比较,通过Taylor展开,得到关于辛系数的限定方程,求解方程组得到最小频散辛RKN格式.对比分析时间演进方程的稳定性,得到使库朗数达到极大值的限定方程,求解方程组得到最稳定辛RKN格式.发现此两种格式为同一格式.新得到的辛RKN格式不依赖于空间离散方法,为了对比的需要,选取有限差分法进行空间离散.在频散、稳定性分析中,与常见辛格式对比,从理论上分析了本文提出的格式在数值频散压制、稳定性提升等方面的优势,数值实验进一步证实了理论分析的正确性. 相似文献
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In this paper, we develop a new nearly analytic symplectic partitioned Runge–Kutta method based on locally one-dimensional technique for numerically solving two-dimensional acoustic wave equations. We first split two-dimensional acoustic wave equation into the local one-dimensional equations and transform each of the split equations into a Hamiltonian system. Then, we use both a nearly analytic discrete operator and a central difference operator to approximate the high-order spatial differential operators, which implies the symmetry of the discretized spatial differential operators, and we employ the partitioned second-order symplectic Runge–Kutta method to numerically solve the resulted semi-discrete Hamiltonian ordinary differential equations, which results in fully discretized scheme is symplectic unlike conventional nearly analytic symplectic partitioned Runge–Kutta methods. Theoretical analyses show that the nearly analytic symplectic partitioned Runge–Kutta method based on locally one-dimensional technique exhibits great higher stability limits and less numerical dispersion than the nearly analytic symplectic partitioned Runge–Kutta method. Numerical experiments are conducted to verify advantages of the nearly analytic symplectic partitioned Runge–Kutta method based on locally one-dimensional technique, such as their computational efficiency, stability, numerical dispersion and long-term calculation capability. 相似文献
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本文基于声波方程的哈密尔顿系统,构造了一种新的保辛数值格式,简称NSPRK方法.该方法在时间上采用二阶辛可分Runge-Kutta方法,空间上采用近似解析离散算子进行离散逼近.针对本文发展的新方法,我们给出了NSPRK方法在一维和二维情况下的稳定性条件、一维数值频散关系以及二维数值误差,并在计算效率方面与传统辛格式和四阶LWC方法进行了比较.最后,我们将本文方法应用于声波在三层各向同性介质和异常体模型中的波传播数值模拟.数值结果表明,本文发展的NSPRK方法能有效压制粗网格或具有强间断情况下数值方法所存在的数值频散,从而极大地提高了计算效率,节省了计算机内存. 相似文献