较复杂介质波场计算中的一种透射边界

传统的人工边界是在声波或弹性波分解为内行和外行分量的基础上设计的.对于较复杂的介质模型（如粘弹介质、弹塑介质、塑性介质模型等）,地震波不能简单地分解为各自满足其运动方程的纵波、横波等成分,且地震波在传播过程中还有衰减现象,因此传统的人工边界已不能有效地用于非弹性的较复杂介质的波场模拟.本文提出了一种适合于更一般的地震模型的波场计算的透射边界条件,并以粘弹介质的一个较简单的二维几何模型为例,通过有限元数值求解这种透射边界和刚性边界下粘弹波的激发和传播,得到地面合成地震记录,证明了这种透射边界用于较复杂介质波场计算是可行的.     

局部透射边界在稳态波动有限元模拟中的应用

本文将局部透射边界和集中质量有限元技术结合起来形成一个模拟稳态近场波动的力学模型。这一模型中任一节点的运动仅与其邻近的节点耦联。这一特点导致稳态波动有限元模拟的一种十分简便和有效的算法。本文将以基底固定的弹性层内的出平面波动为例阐明这一算法,并用一种新的局部透射边界模拟行进波动。     

一种改善多次透射边界稳定性的措施

本提出在边界区设置粘性阻尼的方法，在保持多次透射边界精度的同时可以消除波动数值模拟中的高频振荡失稳现象，中就出平面波动情形分析了采取和未采取这一措施时多次透射边界的稳定性和精度，给出相应的稳定性条件，所得结果表明了这一方法的有效性，中的算例验证了分析结果。     

黏弹各向异性介质中波的反射与透射问题分析

黏弹各向异性介质中传播不均匀波,其反射、透射模式不仅与介质分界面两侧速度对比有关,还与品质因子Q的对比有关. 用伪谱技术模拟黏弹各向异性介质分界面上波的反射、透射,并与弹性各向异性介质、黏弹各向同性介质和弹性各向同性介质的模拟结果做比较. 计算平面波的反射、透射系数,分析介质的黏弹性和各向异性对反射、透射系数的影响. 数值模拟了一个三层介质模型中的波场,分析两个分界面上产生的反射波的特征. 黏弹各向异性介质中,qS波比qP波衰减程度大.     

三维各向异性介质弹性波模拟的透射边界条件

在弹性波数值模拟中,为了压制人工边界反射,需要使用边界条件.本文从三维各向异性介质中弹性渡方程出发,在边界入射波为平面波的假设前提下,利用特征值分解以及坐标系旋转,导出人工边界处质点位移矢量计算公式,实现了在边界处为任意倾斜入射时的透射边界条件.并显示了边界条件的使用效果.     

波动数值模拟中透射边界的稳定实现

从波动能量在计算区内累积增大的观点出发,通过简单的一维弹性波模型,系统地阐明了在近场波动数值模拟中透射边界两类数值失稳--"高频振荡"和"零频飘移"的机理:前者源于对波动数值模拟无意义的高频波动在人工边界上的放大和波在有限计算区内多次反射产生的反复放大;后者则源于透射边界允许零频和接近零频的分量不断进入计算区. 由此提出了稳定实现透射边界的完整方案包括两项简单措施:第一,在全部计算区内按文中建议的方法注入小阻尼,以消除高频振荡;第二, 给出一种具有明确物理意义的消除零频飘移的算子算法. 最后,提供了三维波源问题和散射问题的详细数值试验结果.     

波动数值模拟中透射边界的稳定实现

从波动能量在计算区内累积增大的观点出发,通过简单的一维弹性波模型,系统地阐明了在近场波动数值模拟中透射边界两类数值失稳--"高频振荡"和"零频飘移"的机理:前者源于对波动数值模拟无意义的高频波动在人工边界上的放大和波在有限计算区内多次反射产生的反复放大;后者则源于透射边界允许零频和接近零频的分量不断进入计算区. 由此提出了稳定实现透射边界的完整方案包括两项简单措施:第一,在全部计算区内按文中建议的方法注入小阻尼,以消除高频振荡;第二, 给出一种具有明确物理意义的消除零频飘移的算子算法. 最后,提供了三维波源问题和散射问题的详细数值试验结果.     

多次透射边界模拟成层介质中瞬态波动的精度分析

本文将对多次透射边界在瞬态波动模拟中的精度分析推广到介质中存在多个物理波速的情形，阐明了它模拟成层介质中瞬态波动的适用性，指出多次透射边界的误差随着透射阶数的增加而迅速减小，二阶透射边界已具有足够高的模拟精度。     

多次透射公式的一种稳定实现措施

基于对双曲偏微分议程数值解稳定性的GKS（Gustafsson,Kreiss and Sundstrom）准则的物理解释，本文提出了在波动模拟中多次透射公式飘移失稳的一个简单措施，并用波源问题和散射问题的数值试验检验了建议的稳定措施的有效性。     

逆时偏移计算中的边界处理分析及应用

在地震资料的处理中,逆时偏移方法可以实现复杂构造高精度成像,但计算量和存储量两大问题影响了该方法的实际应用.逆时偏移算法中的边界处理方式的优化可以大大减少存储量,本文讨论了记录波场边界信息的吸收边界和随机边界这两种方法的计算效率和成像效果,提出了吸收边界中只记录边界范围内未衰减单层波场的方法并通过数值实验验证了其可行性,选择了不同的边界策略应用于模型数据和实际资料的处理.结果表明:记录单层波场边界信息的吸收边界的成像效果同传统存储波场历史的方式几乎无差别,但要额外存储每个时刻的波场边界信息;随机边界不需要额外存储波场信息,但会带来边界漫反射影响和计算区域的增加;记录单层波场边界可以明显减少存储量,并且不影响成像效果.     

弹性波传播数值模拟的区域分裂法

本文针对弹性波波场传播的数学模型,提出了一种基于有限元和有限差分耦合的区域分裂方法．它有灵活的网格剖分,克服了单纯用差分方法对区域的依赖性,可以适用于曲边地表;达到同样精度所需的计算量比有限元方法小;并易于实现并行计算．数值实验表明了算法的有效性．     

水平液固界面上瑞利波辐射的有限模型

采用有限元和人工透射边界相结合的方法在时域内计算了水平液固界面上瑞利波的辐射过程，结果与解析解相符。本文提供了无界空间中非均匀波传播的数值模拟的初步尝试。     

含地下水的土层对地震波传播的影响

本文综合地介绍了含地下水的土层对地震波传播的研究成果,并对一些普遍性的原则问题进行了讨论.在不变形介质的前提下详细研究了二维地下水的波动问题,应用和开发了线单元-特征线法、交替方向隐式差分法和伽辽金有限单元法,求解了一些边值问题.还研究了介质的不均匀性、地层的成层性等对地下水波动的影响以及地下水波在界面上的透射、反射现象,发现了一些新的规律.从普遍方程出发,论证了地下水波在可变形介质和不变形介质中的差别,导出了两者的换算关系.开辟了由不变形介质的解求可变形介质的解的一个间接途径. 在可变形介质的前提下,直接从两相介质动力方程组出发,对含水土层中的波动问题进行了详尽研究,考虑了弹塑性、非线性本构关系、剪胀性、刚度退化等各种因素的影响.通过计算对各种土壤刚度、渗阻条件、边界透水条件、荷载形式、本构关系和不均匀性等情况做了比较研究,发现一些新规律.在垂直地震荷载作用下发现了两种不同形态的孔隙水压反应--阶变形和振荡形的机制,并用间断波理论解释了孔压阶跃的原因.最后对发现的新现象做了一些讨论和总结.     

含地下水的土层对地震波传播的影响

本文综合地介绍了含地下水的土层对地震波传播的研究成果,并对一些普遍性的原则问题进行了讨论.在不变形介质的前提下详细研究了二维地下水的波动问题,应用和开发了线单元-特征线法、交替方向隐式差分法和伽辽金有限单元法,求解了一些边值问题.还研究了介质的不均匀性、地层的成层性等对地下水波动的影响以及地下水波在界面上的透射、反射现象,发现了一些新的规律.从普遍方程出发,论证了地下水波在可变形介质和不变形介质中的差别,导出了两者的换算关系.开辟了由不变形介质的解求可变形介质的解的一个间接途径. 在可变形介质的前提下,直接从两相介质动力方程组出发,对含水土层中的波动问题进行了详尽研究,考虑了弹塑性、非线性本构关系、剪胀性、刚度退化等各种因素的影响.通过计算对各种土壤刚度、渗阻条件、边界透水条件、荷载形式、本构关系和不均匀性等情况做了比较研究,发现一些新规律.在垂直地震荷载作用下发现了两种不同形态的孔隙水压反应——阶变形和振荡形的机制,并用间断波理论解释了孔压阶跃的原因.最后对发现的新现象做了一些讨论和总结.     

垂向不均匀介质中波传播特点的研究

本文由波传播问题的变分原理导出了垂向不均匀介质中的弹性波波动方程及纵波和横波波动方程。在不同的假设条件下得到了纵、横波波动方程的几种简化形式,其中包括地震勘探中常用的变系数波动方程。利用有限单元法,求得了垂向不均匀介质中波动方程的数值解。通过数值结果对纵、横波之间的耦合程度以及介质的不均匀性对波的衰减作用进行了讨论。     

雷达波有限元仿真模拟

为了突出雷达波自身的动力学特点,本文首先用Ｇａｌｅｒｋｉｎ’ｓ方法推导了含衰减项的雷达波有限元方程,用有限元方法实现了管状体、弯曲界面等复杂形体的雷达波场的仿真模拟．通过对比同一模型合衰减和不含衰减两种情况的波场,明显地展示了考虑雷达波自身特点后的波场仿真性较好．     

雷达波有限元仿真模拟

为了突出雷达波自身的动力学特点,本文首先用Ｇａｌｅｒｋｉｎ’ｓ方法推导了含衰减项的雷达波有限元方程,用有限元方法实现了管状体、弯曲界面等复杂形体的雷达波场的仿真模拟．通过对比同一模型合衰减和不含衰减两种情况的波场,明显地展示了考虑雷达波自身特点后的波场仿真性较好．     

垂向不均匀介质中波传播特点的研究

本文由波传播问题的变分原理导出了垂向不均匀介质中的弹性波波动方程及纵波和横波波动方程。在不同的假设条件下得到了纵、横波波动方程的几种简化形式,其中包括地震勘探中常用的变系数波动方程。利用有限单元法,求得了垂向不均匀介质中波动方程的数值解。通过数值结果对纵、横波之间的耦合程度以及介质的不均匀性对波的衰减作用进行了讨论。     

地震体波的动力学辐射理论

本文利用弹性介质的动力学关系建立了地震体波辐射动力学理论，并给出了地震远场体波位移的多级展开式，然后，对零级辐射及一级辐射做了重点讨论，作为地震辐射场源的内外激发源具有明显的物理意义。