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错格实数傅里叶变换微分算子及其在非均匀介质波动传播研究中的应用 被引量:24
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作者 赵志新 徐纪人 堀内茂木 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期234-240,共7页
提出一种新的数值微分运算方法 ,即错格实数傅里叶变换微分法 .该方法的运算速度比错格复数傅里叶变换数值微分解法快 0 .33倍 ;因为该微分算法在整个微分运算过程中保留了奈奎斯特分量 ,使得它比普通分格的实数傅里叶变换数值微分算法... 提出一种新的数值微分运算方法 ,即错格实数傅里叶变换微分法 .该方法的运算速度比错格复数傅里叶变换数值微分解法快 0 .33倍 ;因为该微分算法在整个微分运算过程中保留了奈奎斯特分量 ,使得它比普通分格的实数傅里叶变换数值微分算法的精度高 ,稳定性好 .将该方法和Cagniard DeHoop解析法在求解半无限空间地震波动的问题中进行比较 ,结果表明 ,新微分法的精度和解析方法的精度相同 .在非均匀介质中的地震波传播数值模拟的结果表明 ,该方法是一种研究非均匀介质中地震波传播问题的有效的数值微分方法 . 展开更多
关键词 错格分割法 错格实数傅里叶变换微分 数值模拟 非均匀介质 地震波传播
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复杂介质地震波传播模拟中边界元法与有限差分法的比较研究 被引量:16
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作者 何彦锋 孙伟家 符力耘 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2013年第2期664-678,共15页
地震波场数值模拟是理论地球物理学和勘探地球物理学的重要研究手段.在众多数值模拟方法中边界元法和有限差分法是两种典型的地震波传播模拟计算方法.边界元法是一种半解析-半数值的边界型方法,它显式地利用边界连续条件,沿着地层边界... 地震波场数值模拟是理论地球物理学和勘探地球物理学的重要研究手段.在众多数值模拟方法中边界元法和有限差分法是两种典型的地震波传播模拟计算方法.边界元法是一种半解析-半数值的边界型方法,它显式地利用边界连续条件,沿着地层边界进行离散,具有降维、高精度和自动满足远场辐射条件的优点;有限差分法是一种典型的基于微分的区域型方法,它隐式地使用边界连续条件,以空间网格形式进行离散和数值逼近,具有高效、实用和容易数值实现的优点.本文以一个半圆形均匀Valley模型和两个非均匀断裂/断层模型为例,从计算精度、计算效率、频散特性以及适用性等方面对这两种方法进行了比较研究.数值计算结果表明:边界元法可以精确地几何描述有内部断点、断面的复杂构造,能够精确地模拟内部不规则界面之间波的反射/传播;有限差分法不能以足够的精度描述几何断点和内部不规则边界.边界元法在高频时计算量大于有限差分法,有限差分法则需要更小的网格间距以压制数值频散.因此,在处理内部非均质和高频计算时,有限差分法更有效;在处理内部不规则边界、断点、大尺度等问题时,边界元法比有限差分法更有优势. 展开更多
关键词 边界元法 有限差分法 数值模拟 地震波传播 2-D SH波
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使用GPU模拟地震波传播的性能研究 被引量:3
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作者 刘伟峰 王永胜 +1 位作者 张天雷 张兵 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期170-174,共5页
地震波传播的高性能数值模拟是地震研究的重要组成部分。通过挖掘地震波传播弹性动力学方程和其有限差分离散的并行性,着重对地震波传播模拟在GPU体系结构上的性能进行研究。提出了使用GPU模拟地震波传播的优化算法,包括GPU上特有的区... 地震波传播的高性能数值模拟是地震研究的重要组成部分。通过挖掘地震波传播弹性动力学方程和其有限差分离散的并行性,着重对地震波传播模拟在GPU体系结构上的性能进行研究。提出了使用GPU模拟地震波传播的优化算法,包括GPU上特有的区域分解法和子区域网格上最大化访存联合的两类片内存储器访问方案。实验表明,优化后的GPU实现与使用英特尔线程构建模块优化的双核CPU上的实现相比获得了42倍以上的加速比。 展开更多
关键词 地震波传播的数值模拟 地震波可视化 图形处理器 计算统一设备架构
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多人工波速优化透射边界在谱元法地震波动模拟中的应用 被引量:1
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作者 邢浩洁 刘爱文 +2 位作者 李小军 陈苏 傅磊 《地震学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期26-39,共14页
将作者最近发展的多人工波速优化透射边界(记为c_(aj)-MTF)应用于高精度谱元法的地震波动模拟中,并与经典的廖氏透射(MTF)边界、完美匹配层(PML)边界、黏弹性边界以及一阶旁轴近似边界进行了比较分析.结果显示:(1)c_(aj)-MTF边界与MTF... 将作者最近发展的多人工波速优化透射边界(记为c_(aj)-MTF)应用于高精度谱元法的地震波动模拟中,并与经典的廖氏透射(MTF)边界、完美匹配层(PML)边界、黏弹性边界以及一阶旁轴近似边界进行了比较分析.结果显示:(1)c_(aj)-MTF边界与MTF边界在形式上非常接近,它继承了后者公式简单、易于实现、精度可控、计算量低以及通用性好的优点;(2)不同于传统MTF边界的单一人工波速参数配置,c_(aj)-MTF边界所具有的多个人工波速参数可以分别取为P波和S波波速,此时边界计算波速与介质物理波速相匹配,能够大幅度提高复杂波动情形下的边界精度;(3)c_(aj)-MTF边界的精度略低于PML边界,不过要明显优于MTF边界、黏弹性边界以及一阶旁轴近似边界;(4)c_(aj)-MTF边界相比于PML边界的优势在于形式简洁且普遍适用.本研究为谱元法的地震波动模拟提供了一种便捷、高效的人工边界条件(即吸收边界条件)实现方法. 展开更多
关键词 优化透射边界 多个人工波速 地震波动模拟 谱元法 完美匹配层边界
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Parallel Simulation of 3D Wave Propagation by Domain Decomposition
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作者 Galina Reshetova Vladimir Tcheverda Dmitry Vishnevsky 《Journal of Applied Mathematics and Physics》 2013年第4期6-11,共6页
In order to perform large scale numerical simulation of wave propagation in 3D heterogeneous multiscale viscoelastic media, Finite Difference technique and its parallel implementation based on domain decomposition is ... In order to perform large scale numerical simulation of wave propagation in 3D heterogeneous multiscale viscoelastic media, Finite Difference technique and its parallel implementation based on domain decomposition is used. A couple of typical statements of borehole geophysics are dealt with—sonic log and cross well measurements. Both of them are essentially multiscales, which claims to take into account heterogeneities of very different sizes in order to provide reliable results of simulations. Locally refined spatial grids help us to avoid the use of redundantly tiny grid cells in a target area, but cause some troubles with uniform load of Processor Units involved in computations. We present results of scalability tests together with results of numerical simulations for both statements performed for some realistic models. 展开更多
关键词 seismic wave propagation Sonic LOG numerical simulation DOMAIN DECOMPOSITION
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Numeric Simulation of Boundary Element-Volume Element Wave Equation in Complex Geologic Structure
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作者 Yu Geng-xin Li Dong-ping +1 位作者 Fu Li-yun Jiang Tao 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2009年第A02期99-105,共7页
关键词 边界元法 数值模拟 复杂地质构造 波动方程 体积元 字符分割 非均质性 建模算法
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非均匀弹性介质中旋转交错网格有限差分与任意高阶间断有限元地震波场模拟方法研究
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作者 何洋洋 朱振宇 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2015年第2期733-739,共7页
复杂介质中的地震波数值模拟对于地震勘探非常重要.实际应用中经常遇到介质参数剧烈变化的情况,必须选择合适的数值方法进行正演,使波场模拟精度和计算效率满足要求.本文研究了旋转交错网格有限差分法与任意高阶间断有限元法在非均匀弹... 复杂介质中的地震波数值模拟对于地震勘探非常重要.实际应用中经常遇到介质参数剧烈变化的情况,必须选择合适的数值方法进行正演,使波场模拟精度和计算效率满足要求.本文研究了旋转交错网格有限差分法与任意高阶间断有限元法在非均匀弹性介质中波场模拟的精度与计算效率,分析了界面两侧介质参数相对变化量以及界面倾角对上述两种方法数值模拟结果的影响.对于水平界面,界面两侧介质参数一定范围内的改变对旋转交错网格有限差分法的振幅精度和相位精度没有影响;在介质参数存在强反差的情况下,任意高阶间断有限元法需要使用高阶多项式基函数来达到较高的相位精度.有限元法的相位精度优于有限差分法,但需要更多的计算量.对于倾斜界面,当单位波长内含有14个网格点时,界面倾角的变化对旋转交错网格有限差分法的振幅精度及相位精度没有影响,且其精度与任意高阶间断有限元法的精度相接近. 展开更多
关键词 有限差分法 间断有限元法 数值模拟 地震波传播 弹性介质
原文传递
基于FrontISTR的大规模地震数值模拟软件的研发
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作者 董勤喜 《西华大学学报(自然科学版)》 CAS 2018年第1期9-16,共8页
基于开源并行有限元程序开发平台Front ISTR,研制了大规模地震数值模拟的计算软件Edu S/Front ISTR。文章介绍了该计算软件模拟地震断层及震源的方法,并将数值模拟的地壳变动和地震波传播的时序曲线同理论解进行比较,得到同理论解一致... 基于开源并行有限元程序开发平台Front ISTR,研制了大规模地震数值模拟的计算软件Edu S/Front ISTR。文章介绍了该计算软件模拟地震断层及震源的方法,并将数值模拟的地壳变动和地震波传播的时序曲线同理论解进行比较,得到同理论解一致的结果。该软件嵌入日本全土地震灾害非均匀的地下结构(J-SHIS)和松原地震波速度模型融合的数据库,同时能够考虑地表地形及海底的形状。以日本东北部海域发生的Mw9.0特级大地震为例,用Edu S/Front ISTR软件进行了地壳变动和地震波传播数值模拟,准确地再现了新泻—神户地区的应变集中现象,精确展现了大地震发生后地震波的传播过程,其结果与观测结果良好吻合。该数值模拟计算程序可为地震发生后的震源附近区域提供有效的地震波数据,有助于灾后工程结构的安全评估。 展开更多
关键词 地震 断层模型 震源 并行计算 有限元法 数值模拟 地壳变动 地震波传播
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