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增材制造技术中基于时域有限元方法的声波—弹性波耦合(一):理论 被引量:4
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作者 张阔 《工业技术创新》 2019年第5期74-85,90,共13页
基于时域有限元方法,为增材制造技术中常涉及的声波—弹性波耦合问题构建理论框架。在三维直角坐标系下引入流体介质所满足的关于压力场的时域声波方程和固体介质所满足的关于位移场的时域弹性波方程。将时域波动方程转换到频域进行复... 基于时域有限元方法,为增材制造技术中常涉及的声波—弹性波耦合问题构建理论框架。在三维直角坐标系下引入流体介质所满足的关于压力场的时域声波方程和固体介质所满足的关于位移场的时域弹性波方程。将时域波动方程转换到频域进行复坐标系拉伸,再对拉伸后的频域波动方程进行波场分裂。复拉伸因子是表征声波/弹性波衰减的物理量,在声波方程/弹性波方程中体现为近乎于复介声常数/复介弹常数的反映特性,与介声常数/介弹常数、声导率/弹性导率、声波/弹性波传播速度等参数构成了环环相扣的有机整体,但表现形式与电磁波理论中复介电常数的情形不同。提出一种通过引入过渡变量求解卷积的处理策略,将分裂后的频域波动方程转化回时域,得到带有完全匹配层(PML)的时域波动方程,其中声波方程和弹性波方程中最大未知量个数分别仅为7个和27个。推导带有PML的时域波动方程在有限元方法实现中所需的等效积分弱形式,进而基于声波和弹性波在流体和固体区域交界面的双向转换机制,导出带有PML的声波—弹性波耦合方程的等效积分弱形式。为节约PML计算成本,根据波动衰减方位数量的不同,对角点采取分门别类的处理方法,使得通常情况下带有PML模型的计算资源消耗相比模型不带有PML时仅增加1倍左右。波动方程及其PML内在机理的深入探究和计算效率的深度优化,为增材制造技术中涉及声波—弹性波耦合问题的应用提供了前提和保障,而带有PML的声波—弹性波耦合方程的等效积分弱形式,则是促进基于时域有限元方法的声波—弹性波耦合在增材制造技术中得以应用的理论精髓所在。 展开更多
关键词 增材制造 时域有限元 声波-弹性波耦合 复拉伸因子 复介声常数 复介弹常数 声导率 弹性导率 完全匹配层 等效积分弱形式 计算资源消耗
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频率域声-弹耦合地震波波动方程有限差分方法 被引量:6
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作者 吴建鲁 吴国忱 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2396-2408,共13页
本文针对声-弹耦合介质,为尽可能的减少频率域正演模拟的计算内存,提高计算效率,在一阶非均质位移-应力波动方程的基础上,借助等效交错网格思想并充分考虑密度参数空间变化对地震波传播的影响,推导了声-弹耦合地震波波动方程.在流相介... 本文针对声-弹耦合介质,为尽可能的减少频率域正演模拟的计算内存,提高计算效率,在一阶非均质位移-应力波动方程的基础上,借助等效交错网格思想并充分考虑密度参数空间变化对地震波传播的影响,推导了声-弹耦合地震波波动方程.在流相介质和固相介质中分别采用非均质情况频率域二阶声压标量波、二阶纯位移控制方程,为保证流、固相介质间地震波能量的稳定传输和有效交换,提出了声-弹耦合界面转换过渡层方法,并详细阐述了过渡层与上下介质空间差分具体耦合方法.在与非均质纯位移波动方程正演结果对比分析的基础上,首先采用各向同性单层流相介质模型进行正演模拟验证了声-弹耦合方程数值模拟中过渡层策略的有效性和准确性,随后又数值模拟了地震波在声-弹耦合介质简单模型和复杂Marmousi2模型中的传播,验证了本文方法稳定性和准确性,同时该方法可以简单的推广到三维情况. 展开更多
关键词 数值模拟 声-弹耦合 频率域 有限差分
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面向崎岖海底界面的声-弹最小二乘偏移
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作者 柳世光 孙晶波 +3 位作者 张东伟 张高 吴佳乐 袁安龙 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2024年第2期851-866,共16页
在海洋环境中,地震波通过声波介质和弹性波介质进行传播.在海水层中,地震波以纵波的声波形式传播;而在下伏海底构造层中,地震波以既有纵波又有横波的弹性波形式传播.海底界面存在多种干扰波.本文推导出适用于起伏海底界面的声-弹耦合方... 在海洋环境中,地震波通过声波介质和弹性波介质进行传播.在海水层中,地震波以纵波的声波形式传播;而在下伏海底构造层中,地震波以既有纵波又有横波的弹性波形式传播.海底界面存在多种干扰波.本文推导出适用于起伏海底界面的声-弹耦合方程,旨在消除起伏海底界面所引起的散射和绕射干扰,从而实现声波场和弹性波场之间的稳定传递和转换.为解决起伏海底界面所产生的虚假散射噪声问题,本文提出了分层贴体网格剖分策略,通过坐标变换将起伏海底界面转换为水平海底界面,将物理域中的贴体网格转换为计算域中的矩形网格,以消除起伏海底和复杂构造的影响.模型测试结果表明,本文方法能够准确模拟起伏海底声-弹耦合介质的波场传递,产生稳定且清晰的波形.与传统的矩形网格声-弹耦合和单一弹性波方法相比,起伏海底声-弹耦合介质的最小二乘逆时偏移成像结果在信噪比和分辨率方面有显著的提高. 展开更多
关键词 起伏地表 起伏海底 声-弹耦合 贴体网格 最小二乘逆时偏移
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增材制造技术中基于时域有限元方法的声波—弹性波耦合(二):应用 被引量:3
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作者 张阔 《工业技术创新》 2019年第6期75-86,共12页
立足于增材制造技术应用需求,构思若干声波—弹性波耦合模型,以带有完全匹配层(PML)的声波—弹性波耦合方程的等效积分弱形式为理论基础,对模型进行求解,研讨远场、近场条件下声波—弹性波耦合对波场传播的影响。由基础模型得知,在声波... 立足于增材制造技术应用需求,构思若干声波—弹性波耦合模型,以带有完全匹配层(PML)的声波—弹性波耦合方程的等效积分弱形式为理论基础,对模型进行求解,研讨远场、近场条件下声波—弹性波耦合对波场传播的影响。由基础模型得知,在声波—弹性波耦合机制的作用下可产生8种模式波,根据模式波的传播规律和模式波间的共性特征,可将其归纳为四类波:Ⅰ类波(直达纵波、反射纵波)、Ⅱ类波(折射横波、折射纵波)、Ⅲ类波(透射横波、透射纵波)、Ⅳ类波(pseudo-Rayleigh波、Stoneley波)。对远场考察模型进行的讨论,为Ⅰ类波和Ⅲ类波的归类提供了补充支持,并对四类波传播到异常体后的特性进行了诠释。在近场考察模型中,根据波场传播情况和“有无对比”的原则,讨论铝板长度有限和铝板存在缺陷对波场的贡献,得到结论和启示:1)声波/弹性波现场测量很大程度上受到仪器有限长度的干扰,需采用增材制造技术在仪器两端匹配复介弹常数满足一定规律的衰减材料;2)增材制造技术的发展对无损检测仪器的精度提出了较高的期望;3)铝板长度有限对波场的贡献,对铝板缺陷不甚敏感,但铝板存在缺陷对波场的贡献,对铝板长度尤为敏感,两因素的共同作用不可简单视作各因素独立作用的线性叠加。 展开更多
关键词 增材制造技术 声波—弹性波耦合 等效积分弱形式 远场 近场 “有无对比” 复介弹常数
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Multiparameter least-squares reverse time migration for acoustic–elastic coupling media based on ocean bottom cable data 被引量:2
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作者 Qu Ying-Ming Huang Chong-Peng +3 位作者 Liu Chang Zhou Chang Li Zhen-Chun Worral Qurmet 《Applied Geophysics》 SCIE CSCD 2019年第3期327-337,396,共12页
In marine seismic exploration,ocean bottom cable technology can record multicomponent seismic data for multiparameter inversion and imaging.This study proposes an elastic multiparameter lease-squares reverse time migr... In marine seismic exploration,ocean bottom cable technology can record multicomponent seismic data for multiparameter inversion and imaging.This study proposes an elastic multiparameter lease-squares reverse time migration based on the ocean bottom cable technology.Herein,the wavefield continuation operators are mixed equations:the acoustic wave equations are used to calculate seismic wave propagation in the seawater medium,whereas in the solid media below the seabed,the wavefields are obtained by P-and S-wave separated vector elastic wave equations.At the seabed interface,acoustic–elastic coupling control equations are used to combine the two types of equations.P-and S-wave separated elastic migration operators,demigration operators,and gradient equations are derived to realize the elastic least-squares reverse time migration based on the P-and S-wave mode separation.The model tests verify that the proposed method can obtain high-quality images in both the P-and S-velocity components.In comparison with the traditional elastic least-squares reverse time migration method,the proposed method can readily suppress imaging crosstalk noise from multiparameter coupling. 展开更多
关键词 acoustic-elastic coupling media MULTIPARAMETER least-squares reverse time migration ocean bottom cable data phase encoding Marmousi model
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面向地质目标的地震偏移成像进展
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作者 曲英铭 李振春 《石油物探》 CSCD 北大核心 2023年第5期850-865,共16页
面向地质目标体的成像技术将局部区域作为成像目标,获得深层目标构造或特殊地质构造如高陡构造、盐下构造、小尺度构造的精细成像结果。总结了面向地质目标的地震偏移成像方法的研究进展,归纳出面向地质目标体的成像方法包括了数据选择... 面向地质目标体的成像技术将局部区域作为成像目标,获得深层目标构造或特殊地质构造如高陡构造、盐下构造、小尺度构造的精细成像结果。总结了面向地质目标的地震偏移成像方法的研究进展,归纳出面向地质目标体的成像方法包括了数据选择类方法和模型选择类方法。数据选择类方法利用地震特征波对特殊地质构造进行成像,主要包括多次波成像、绕射波成像和回折波成像等;模型选择类方法对局部目标区域进行精确成像,通常可大幅度提高计算效率,主要包括基于模型选择的地震干涉法、数据基准面重构法、面向地质目标的CFP成像方法、局部目标成像法、声弹耦合波场延拓法和成像域最小二乘偏移法等。面向地质目标的地震偏移成像技术总体发展趋势是从偏移成像到反演成像,模型选择类方法与数据选择类方法融合发展,并与人工智能技术结合,可实现地质目标地震靶向成像。 展开更多
关键词 模型选择类成像 数据选择类成像 棱柱波成像 多次波成像 绕射波成像 回折波成像 早至波形反演 观测面沉降 声弹耦合 共聚焦点成像 染色成像 点扩散函数
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