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提高任意广角波动方程计算效率及压制倏逝波干扰方法
  • ISSN号:0001-5733
  • 期刊名称:地球物理学报
  • 时间:2014.4.1
  • 页码:1188-1198
  • 分类:P631[天文地球—地质矿产勘探;天文地球—地质学]
  • 作者机构:[1]油气资源与探测国家重点实验室,CNPC物探重点实验室,中国石油大学北京,北京102249, [2]东方地球物理公司研究院大港分院,天津大港300280, [3]中国石油天然气勘探开发公司,北京100034
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973计划)(2013CB228603); 国家自然科学基金(41174119); 中石油物探新方法新技术研究(2014A-3609)联合资助
  • 相关项目:无天线耦合效应地质雷达数据时间域非线性反演效率研究
中文摘要:

传统的高阶有限差分波动方程数值模拟方法采用高阶差分算子近似空间偏导数,能有效抑制空间频散.然而,传统的有限差分法仅采用二阶差分算子近似时间偏导数,这使得地震波场沿时间外推的精度较低.当采用较大的时间采样间隔,传统的有限差分法模拟波场会出现明显的时间频散,甚至不稳定.本文基于新的差分结构和中心网格剖分,发展了一种空间任意偶数阶精度、时间四阶和六阶精度的时空域有限差分方法.基于对离散后的频散关系进行泰勒展开,本文推导了时空域高阶有限差分算子的差分系数.相速度分析表明时间四阶、六阶精度的差分方法能显著地减小传统时间二阶精度差分方法的时间频散.在相同的精度下与传统差分法比较,本文发展的时间四阶、六阶有限差分方法的计算效率比传统方法高.均匀和非匀均介质中的波场数值模拟实验进一步证实本文研究的时空高阶有限差分方法的优越性.

英文摘要:

The traditional finite-difference(FD)seismic wave simulation scheme adopts highorder FD operators to discretize the spatial derivatives,and the second-order FD operator to discretize the temporal derivative.Therefore,the traditional high-order FD method only achieves high-order accuracy in space,but exhibits low-order accuracy in time.When a relatively large time step is applied,the traditional FD method suffers from visible temporal dispersion and even instability.This paper develops new time-space domain high-order FD methods that attainarbitrary even-order accuracy in space,fourth-and sixth-order accuracy in time.The new FD methods are developed based on new FD stencils and a centered-grid.The FD coefficients are determined from the discrete dispersion relation using the Taylor-series expansion(TE)approach.Dispersion analysis indicates that our temporal fourth-and sixth-order FD methods improve the accuracy of the traditional temporal second-order FD method significantly. Computational cost analysis demonstrates that our temporal high-order FD methods are more efficient than the traditional temporal second-order method.Numerical simulation of seismic waves in homogeneous and heterogeneous media further validates the effectiveness of our high-order FD methods.

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期刊信息
  • 《地球物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国地球物理学会 中国科学院地质与地球物理研究所
  • 主编:刘光鼎
  • 地址:北京9825信箱
  • 邮编:100029
  • 邮箱:actageop@mail.igcas.ac.cn
  • 电话:010-82998105
  • 国际标准刊号:ISSN:0001-5733
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2074/P
  • 邮发代号:2-571
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届国家期刊奖,中国期刊方阵“双高”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰地学数据库,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,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),美国石油文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:31618