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復(fù)雜地質(zhì)條件下基于正交曲線網(wǎng)格的地震波數(shù)值模擬研究

發(fā)布時間:2020-10-23 06:39
   地震波數(shù)值模擬是研究地震波傳播規(guī)律的有效工具,其結(jié)果對于各種復(fù)雜條件下的地震勘探數(shù)據(jù)處理、解釋和反演都有著重要的理論和實際意義。在眾多的地震波數(shù)值模擬方法中,有限差分法以其靈活、高效以及適用性強(qiáng)等特點受到了研究者和工程師們的重視,成為了到目前為止最常用的方法之一。但是在模擬復(fù)雜邊界條件下的地震波場時,如果采用笛卡爾坐標(biāo)系下的規(guī)則網(wǎng)格,則地下彎曲界面和起伏地表只能由階梯狀折線代替,在這種邊界上必然會引起虛假散射波,從而降低數(shù)值模擬的精度。另一方面,在對含有地表低速帶或低速夾層的介質(zhì)進(jìn)行數(shù)值模擬時,如果采用全局網(wǎng)格,為了保證計算精度和穩(wěn)定性網(wǎng)格間距必須取得很小,而這樣不僅增加了內(nèi)存需求而且降低了計算效率。針對有限差分法的上述限制,本論文從以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)。(1)采用改進(jìn)的Ryskin and Leal(RL)正交貼體網(wǎng)格生成方法對起伏地表模型進(jìn)行網(wǎng)格剖分。相比與常規(guī)階梯狀網(wǎng)格近似法,正交貼體網(wǎng)格不僅能夠有效壓制階梯狀近似引起的虛假散射干擾,而且可以有效提高計算精度。(2)將流體力學(xué)中的自適應(yīng)網(wǎng)格引入到復(fù)雜內(nèi)部邊界模型的網(wǎng)格剖分中。自適應(yīng)網(wǎng)格可以根據(jù)模型物理參數(shù)自動調(diào)節(jié)網(wǎng)格疏密程度,從而可以在不增加計算量的前提下提高計算精度。(3)結(jié)合曲線網(wǎng)格和局部可變網(wǎng)格技術(shù)來避免空間上的過采樣問題。(4)采用更適合曲線坐標(biāo)系的張量波動方程作為復(fù)雜地質(zhì)條件下地震波數(shù)值模擬的控制方程。(5)為了避免交錯網(wǎng)格有限差分法在曲線坐標(biāo)下需要進(jìn)行插值和精度低等問題,采用高階選擇性濾波同位網(wǎng)格有限差分法求解張量波動方程。(6)采用牽引力鏡像法實施自由邊界條件。(7)采用曲線坐標(biāo)系下基于輔助微分方程的完全匹配層吸收邊界(ADE-PML)條件來消除人工邊界反射。最后,本文采用上述方法對幾個典型復(fù)雜地質(zhì)模型進(jìn)行了數(shù)值模擬,并討論了它們的波場傳播特征響應(yīng)。
【學(xué)位單位】:吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位年份】:2017
【中圖分類】:P631.4
【部分圖文】:

示意圖,矩形網(wǎng)格,剖分,示意圖


該網(wǎng)格上求解波動方程,并取得了較好的模擬效果。這種網(wǎng),但是為了實施自由邊界條件需要做復(fù)雜的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)或插值者提出采用正交貼網(wǎng)格對起伏地表模型進(jìn)行網(wǎng)格剖分(如圖,2008)。

示意圖,映射法,矩形網(wǎng)格,剖分


映射法網(wǎng)格示意圖

剖分法,非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格


正交貼體網(wǎng)格(引自將麗麗,2010)
【參考文獻(xiàn)】

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1 蔣麗麗;面向地質(zhì)條件的貼體網(wǎng)格生成技術(shù)[D];吉林大學(xué);2010年



本文編號:2852678

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