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Symplectic partitioned Runge-Kutta method based onthe eighth-order nearly analytic discrete operator and its wavefield simulations
  • ISSN号:1672-7975
  • 期刊名称:《应用地球物理:英文版》
  • 时间:0
  • 分类:P315[天文地球—地震学;天文地球—固体地球物理学;天文地球—地球物理学]
  • 作者机构:[1]清华大学数学科学系,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金重点项目(41230210)和Statoil石油公司(合同号:4502502663)资助.
中文摘要:

数值求解波动方程是大尺度正演波场模拟、基于波动方程的地震偏移和反演成像的关键.本文针对求解二维声波方程的Runge-Kutta 间断有限元(RKDG)方法的数值频散问题,从理论推导和数值分析的角度进行了深入研究,并将其与近似解析离散化方法(Optimal Nearly Analytic Discrete Method,简称ONAD 方法)、Lax-Wendroff 修正方法、交错网格(Staggered-Grid,简称SG)方法的数值频散进行了比较研究.结果表明:RKDG方法以及近似解析离散化方法在压制数值频散方面要好于上述其他方法,特别是空间精度为3阶的RKDG方法,即使当空间步长取波长的一半,即一个波长内取2个网格点时,最大的频散误差也不超过1.67%.同时,我们也通过波场模拟对比研究了不同数值方法的数值频散问题,进一步直观地验证了数值频散的理论分析结果.

英文摘要:

Numerical solving of wave equations is the key point of the forward wave field simulation, seismic migration and the inversion imaging. In this paper, we study the numerical dispersion of the Runge-Kutta discontinuous Galerkin (RKDG) method for solving 2-D acoustic equations, and compare it with the ONAD method, Lax-Wendroff method and the Staggered-Grid method. Our theoretical analysis and numerical tests show that the RKDG method and the ONAD method can suppress the numerical dispersion more effectively. Especially for the three-order RKDG method, when the space step is half of the wavelength, the maximum of the numerical dispersive error will not exceed 1.67%. We also verify our conclusions by wave-field simulations.

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期刊信息
  • 《应用地球物理:英文版》
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国地球物理学会
  • 主编:范伟粹
  • 地址:北京和平里邮局76号信箱
  • 邮编:100013
  • 邮箱:cgsbull@china.com
  • 电话:010-84288401 64266649
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7975
  • 国内统一刊号:ISSN:11-5212/O
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国地质文献预评数据库,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,美国石油文摘
  • 被引量:150