J4 ›› 2011, Vol. 41 ›› Issue (4): 1226-1232.

• 地球探测与信息技术 • 上一篇    下一篇

二阶声波方程频域PML边界条件及频域变网格步长并行计算

韩利1|韩立国1|李翔2|王德利1|崔杰1   

  1. 1.吉林大学地球探测科学与技术学院|长春130026;
    2.英属哥伦比亚大学地球与海洋科学学院|加拿大 温哥华V6T1Z4
  • 收稿日期:2010-10-25 出版日期:2011-07-26 发布日期:2011-07-26
  • 通讯作者: 韩立国(1961-),男,吉林扶余人,教授,博士生导师,主要从事地震数据处理和解释方面研究 E-mail:hanliguo@jlu.edu.cn
  • 作者简介:韩利(1984-)|男|河北保定人|博士研究生|主要从事地震成像和储层预测方面的研究|E-mail:hanli0623@gmail.com
  • 基金资助:

    国家“973”计划项目 (2007CB209603); 国家“863”计划项目(2007AA060801)

PML Boundary Conditions for Second-Order Acoustic Wave Equations and Variable Grid Parallel Computation in Frequency-Domain Modeling

HAN Li1, HAN Li-guo1, LI Xiang2, WANG De-li1, CUI Jie1   

  1. 1.College of GeoExploration Science and Technology, Jilin University, Changchun130026, China;
    2.College of Earth and Ocean Science, University of British Columbia, VancouverV6T1Z4, Canada
  • Received:2010-10-25 Online:2011-07-26 Published:2011-07-26

摘要:

研究了二阶声波方程频域PML边界条件和频域变网格并行计算技术。PML边界是一种较为理想的吸收边界方法,多用在求解时域应力速度方程中,但对于频域声波正演,二阶位移方程更常用。从一阶声波方程PML吸收边界条件导出频域二阶位移方程PML边界条件,模拟算例得到的频率切片、时间切片和地震记录对比都说明该边界条件吸收效果很好。频域单炮正演不同频率间是独立的,据此低频部分采用大网格计算,高频采用小网格,实现变网格步长计算技术,这是较时间域正演的一个优势,在保证模拟质量的同时,减少计算量和内存消耗。

关键词: 完全匹配层, 边界条件, 频率域正演, 并行计算, 变网格

Abstract:

With the development of the computer, full-waveform inversion based on frequency-domain modeling attracts researchers’ attentions again, accordingly, PML boundary conditions for second-order acoustic wave equations and variable grid parallel computation in frequency-domain modeling are studied. PML boundary conditions is a relatively ideal absorbing boundary method and is usually used in solving the stress-velocity equations in time domain, however, for frequency acoustic wave modeling, second order displacement equation is more commonly used. We derived frequency domain second-order displacement equation PML boundary conditions from the first order acoustic wave equation PML boundary conditions and present satisfactory results of simulation examples. A single shot frequency domain modeling is implemented by solving a number of linear equations followed by an inverse Fourier transform on the records, so the frequency domain parallel computing can be performed either in different shots or in different frequencies. According to the frequency dependent character, we study the variable grid spacing computing method, using large grids in low frequencies, and small grids in high frequencies, which is one of the advantages compared to time domain modeling, and reduce the number of computation and memory consumption in the premise of ensuring the quality of simulation.

Key words: perfectly matched layer, boundary conditions, frequency-domain modeling, parallel programming, variable grid

中图分类号: 

  • P631.4
[1] 韩复兴, 王若雯, 孙章庆, 高正辉. 地震声波数值模拟中人工边界条件的差别与组合[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(1): 261-.
[2] 黄炎, 王庆宾, 李国强, 冯进凯, 谭勖立. 基于向量化的扰动引力矢量快速并行算法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(6): 1863-1871.
[3] 杨凌云, 吴国忱, 李青阳. 高效优化非分裂PML边界二阶标量波方程数值模拟方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(6): 1755-1767.
[4] 刘志强, 孙建国, 孙辉, 刘明忱, 高正辉, 石秀林. 曲线坐标系下的完全匹配层吸收边界条件[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(6): 1875-1884.
[5] 马中良, 郑伦举, 赵中熙. 不同边界条件对油页岩原位转化开采的影响及启示[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(2): 431-441.
[6] 杨海燕, 岳建华, 徐正玉, 张华, 姜志海. 覆盖层影响下典型地-井模型瞬变电磁法正演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(5): 1527-1537.
[7] 严家斌, 皇祥宇. 大地电磁三维矢量有限元正演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(5): 1538-1549.
[8] 王朝令,刘争平,黄云艳,黄显彬. 隧道地震预报波场的有限元数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(4): 1369-1381.
[9] 郭振波,李振春. 起伏地表条件下频率-空间域声波介质正演模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(2): 683-693.
[10] 赵建国,史瑞其,陈竞一,赵维俊,王宏斌,潘建国. 辅助微分方程完全匹配层在声波方程数值模拟中的应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(2): 675-682.
[11] 田坤,黄建平,李振春,李娜,孔雪,李庆洋. 实现复频移完全匹配层吸收边界条件的递推卷积方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(3): 1022-1032.
[12] 翁爱华,刘云鹤,贾定宇,殷长春. 基于电场不连续边界条件的层状介质电磁格林函数计算[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(2): 603-609.
[13] 汤井田,薛帅. MT有限元模拟中截断边界的影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(1): 267-274.
[14] 刘红帅, 年廷凯, 万少石. 三维边坡稳定性分析中的边界约束效应[J]. J4, 2010, 40(3): 638-644.
[15] 潘宏勋,方伍宝. 基于PC机群波动方程叠前深度偏移的并行计算策略[J]. J4, 2008, 38(4): 708-0712.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 刘建峰,迟效国,周燕,王铁夫,金巍,周建波,董春艳,黎广荣. 小兴安岭东北部金林岩体全岩-角闪石Rb-Sr年龄[J]. J4, 2005, 35(06): 690 -0693 .
[2] 黄冠星, 孙继朝, 张英, 刘景涛, 张玉玺, 荆继红. 珠江三角洲污灌区地下水重金属含量及其相互关系[J]. J4, 2011, 41(1): 228 -234 .
[3] 肖长来,梁秀娟,崔建铭,兰盈盈,张君,李书兰,梁瑞奇,郑策. 确定含水层参数的全程曲线拟合法[J]. J4, 2005, 35(06): 751 -0755 .
[4] 郭振华,王璞珺,印长海,黄玉龙. 松辽盆地北部火山岩岩相与测井相关系研究[J]. J4, 2006, 36(02): 207 -0214 .
[5] 孙永河,付晓飞,吕延防,付广,阎冬. 地震泵抽吸作用与油气运聚成藏物理模拟[J]. J4, 2007, 37(1): 98 -0104 .
[6] 谢忠雷,陈卓,孙文田,尹波. 不同茶园茶叶氟含量及土壤氟的形态分布[J]. J4, 2008, 38(2): 293 -0298 .
[7] 贾军涛,王璞珺,邵 锐,程日辉,张 斌,侯景涛,李金龙,边伟华. 松辽盆地东南缘营城组地层序列的划分与区域对比[J]. J4, 2007, 37(6): 1110 -1123 .
[8] 康立明,任战利. 多参数定量研究流动单元的方法--以鄂尔多斯盆地W93井区为例[J]. J4, 2008, 38(5): 749 -0756 .
[9] 薛永超, 程林松. 白豹油田长8油藏成岩储集相[J]. J4, 2011, 41(2): 365 -371 .
[10] 姜纪沂, 张宇东, 谷洪彪, 左兰丽. 基于灰色关联熵的地下水环境演化模式判别模型研究[J]. J4, 2009, 39(6): 1111 -1116 .