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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
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The numerical integration of equations of motion necessarily implies the presence of errors that depend on initial conditions as well as the different physical parameters under consideration. More particularly, dumping or dissipative terms can appear and it is especially interesting to determine its causes. The equivalent differential equation method may allow the errors from a certain numerical scheme to be analyzed and, together with other considerations, can help us to eliminate or reduce them. 相似文献
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刘林 《紫金山天文台台刊》1997,16(2):82-94
太阳系小天体的运动对应—哈密顿(Hamilton)系统,对其轨道演化的数值研究宜采用哈密顿算法(即辛算法)。本文将仔细讨论这一问题,并以主带小行星的运动为例,较系统地介绍几种辛算法对应的显式辛差分格式。 相似文献
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地震波传播过程本质上是能量在传播过程中逐步损耗直至殆尽的过程，而在实际应用中，常在无能量损耗假设下，用弹性波动方程或标量波动方程描述它.在哈密顿(Hamilton)体系表述下，地震波传播过程即为一个无限维的哈密顿系统随时间的演化过程.若不计能量损耗，波场演化过程实质上为一个单参数连续的辛变换，因而对应的数值算法应为辛几何算法.本文首先从地震波标量方程出发，给出哈密顿体系下地震波传播的表述，即任意两个时刻的波场是通过辛变换联系起来的.随后，把波场在时间和相空间离散化后，给出了用于波场计算的一些辛格式，如显式辛格式、隐式辛格式和蛙跳辛格式.并进一步讨论了有限差分格式和辛格式的异同.然后，应用显式辛格式和同阶的有限差分方法给出了同一理论速度模型下的波场和Marmousi速度模型下的单炮记录.数值结果表明，辛算法是一类可行的波场模拟的数值算法.在时间步长较小时，有限差分方法是辛算法的一个很好近似.文中的理论和方法，为地震波传播理论及实际应用研究提供了新的途径. 相似文献
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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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Maslov渐近理论与辛几何算法 总被引：26，自引：9，他引：17
为了克服地震层析成像中的焦散问题,本文系统地研究了Ｍａｓｌｏｖ渐近理论与辛几何算法,同时提出了一种基于辛几何算法计算Ｍａｓｌｏｖ波场的数值计算方法,并就其中射线追踪这一重要环节,利用辛算法和非辛Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法进行了数值模拟．计算结果表明,这两类算法在精度上相差无几,但辛算法的速度要快;在Ｈａｍｉｌｔｏｎ量保持方面,辛算法具有非辛Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法无可比拟的优越性． 相似文献
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The global validity of the symplectic integration method or mapping approach is discussed in this paper. The results show that in the regions of phase space where symplectic integration schemes and the Hamiltonian system possess the same topology, they are effective; but in the regions where the schemes possess some other fixed points than those of the Hamiltonian system, their topologies are different from that of the actual system, thus the symplectic integration method or mapping approach is not effective globally.Supported by the National Natural Science Foundation of China and a grant from the Ph.D. Foundation. 相似文献
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总能量守恒与辛几何算法 总被引：5，自引：0，他引：5
以正压大气原始方程为例子，以总能量守恒为主线，介绍动力保守系统的两类重要算法：总能量守恒算法和辛几何算法，讨论了两之间的关系。中给出具体的算例，并说明两类算法的有效性。 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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