自适应多尺度第二代小波配点法探地雷达数值模拟

基于第二代小波变换的提升方案构造了插值小波,将雷达波场函数进行了二维小波变换,得到所有尺度上与计算网格相联系的小波系数和尺度系数.对所有尺度上的小波系数进行分析,根据解的局部性与小波系数阈值的控制,实现网格压缩和配点的自适应调节.保留大于给定阈值的小波系数及对应网格点,令小于给定阈值的小波系数为零,并舍弃其对应网格点.达到光滑区域采用较少的计算网格点,在奇异性较大的区域采用较多的计算网格点的目的.通过对自适应网格进行邻域校正、重构检查等附加修正,推导了场值更新的显式时间迭代方案.最后,以均匀、阶梯与复杂三个典型GPR模型为例,与常规数值计算结果对比表明：自适应小波配点法（AWCM）利用第二代小波的多尺度分解和快速变换的特点,可以使计算网格随着时间步适应解的移动和变化,允许计算资源更有效地使用,具有高压缩率,达到跟踪奇异性的目的,特别适合于探地雷达正演中波传问题的模拟.

     

基于非规则双重网格的三维声波方程模拟

三维声波方程相比二维声波方程能够更好的模拟三维空间的地震波传播,模拟标量近似下的弹性波在三维复杂介质的传播过程.基于非规则网格的正演模拟方法的格子法可以处理很好的刻画起伏地表、速度间断面等复杂构造,但是这类方法需要大量的几何描述来描述网格.本文提出了三维六面体双重网格的格子法来模拟声波方程,一方面该方法继承了格子法能够灵活处理自由表面和速度间断面的特性.另一方面,该方法通过双重网格的实现极大的减少了几何描述文件的大小,可以最大的实现GPU加速,实现粗粒度并行,在节省了几何描述空间的同时达到了很高的加速比.

     

二维变密度声波波动方程的衍射层析成像

本文将二维声波衍射层析成像原理推广到二维变密度声波波动方程中，导出了在线源激发条件下，不同观测系统的滤波反传播重建算法，取两个以上不同频率值可得到密度和体积模量的成像．数值实例表明，该方法能得到密度和体积模量较满意的成像。     

三角网格有限元法声波与弹性波模拟频散分析

本文对声波与弹性波方程进行有限元法离散,构造有限元法频散关系的一般特征值问题,分析了时间离散格式为中心差分的三角网格有限元法声波与弹性波模拟的频散特性. 比较了三种质量矩阵即分布式质量矩阵、集中质量矩阵和混合质量矩阵对有限元法频散的影响;选取四种典型三角网格,分析了混合质量矩阵有限元（MFEM）频散的方向各向异性;数值频散、方向各向异性随插值阶数的增加逐渐减弱,当空间为三阶插值时,频散主要表现为随采样率的变化而几乎无明显方向各向异性, 其频散幅值也较小. 控制其他影响因素不变的情况下,研究了不同波速比介质中弹性波的数值频散. 最后给出了三角网格MFEM的数值耗散性.     

声波及弹性波地震模拟的无网格算法

波动方程方法是地震模拟和成像的基本方法之 一。本文利用无单元法(EFM)处理地震模拟中的 声波及弹性波波动方程。无单元法中没有单元的 概念,使节点完全摆脱了单元网格的束缚;此外, 采用滑动最小二乘(MLS)准则使得方程的解高次 连续。本文将分别针对声波方程和弹性波波动方 程详细讨论无单元法的原理及吸收边界问题。在 此基础上,通过几个叠前模型的试算验证无单元 法用于地震模拟的有效性。     

大地电磁二维自适应地形有限元正演模拟

复杂地形对大地电磁测深法(MT)的影响非常大。文中在吸收和修正前人工作基础上,提出了一种自适应地形四边形网格剖分、单元内电磁场双二次插值数值模拟方法,能更好地模拟出复杂地形和场值分布,并推导出复杂地形条件下有限元数值模拟算法、单元辅助场的计算和TM模式视电阻率的局部定义法。模型计算表明,该数值模拟方法计算速度快,有较高的计算精度,能很好地模拟MT复杂地形影响和异常体影响。     

基于变网格高阶有限差分的鬼波数值模拟研究

由于海洋地震资料采集过程中电缆和震源沉放于海面以下几米至十几米深度,同时,薄夹层厚度也从几米到几十米变化,要准确模拟沉放深度即薄夹层对地震波场的影响,差分网格剖分须小于最小变化深度和厚度,全模型小网格模拟将急剧加大有限差分模拟计算量.通过均匀模型大网格与小网格模拟波场对比表明二者存在微小的相位差异,小网格模拟结果对于小...     

高分辨有限体积法模拟二维声波传播

论文使用高分辨有限体积法模拟二维声波在多层介质中的传播现象.该方法需要求解双曲型偏微分方程的黎曼解,数值解在强速度变化的分界面上满足数值通量守恒,可以有效地计算数值解的不连续性.根据数值实验给出的波场快照和接收点上的波形变化,可以清晰地观察到声波在介质分界面上的多次反射波,说明该方法不但可以得到高分辨率的波场快照,而且...     

二维声波方程速度反演的一种方法

从二维声波方程出发,用最小二乘－正则化方法,利用平面波垂直入射时的反射地震记录,成功地反演出地下介质的速度．同时给出数值模拟结果．计算结果表明该方法具有较高的精度和较好的稳定性,是求解波动方程反问题行之有效的方法．     

多重网格在二维泊松方程有限元分析中的应用

本文简要介绍多重网格(MG)算法的基本原理及基本步骤,然后将多重网格算法引入有限单元中,对二维泊松方程进行求解.单元数尺度从8×8逐次增加至1024×1024,并与单重网格中高斯-赛德尔迭代法(GS)、共轭梯度法(CG) 在程序运行时间以及迭代次数方面进行比较.结果表明MG在计算速度和迭代次数都明显优于GS、CG方法.在1024×1024网格中,MG不仅比GS快500多倍,比CG快60多倍,而且与理论解的误差更小.     

Post-stack impedance blocky inversion based on analytic solution of viscous acoustic wave equation

The conventional impedance inversion method ignores the attenuation effect, transmission loss and inter-layer multiple waves; the smooth-like regularization approach makes the corresponding impedance solution excessively smooth. Both fundamentally limit the resolution of impedance result and lead to the inadequate ability of boundary characterization. Therefore, a post-stack impedance blocky inversion method based on the analytic solution of viscous acoustic equation is proposed. Based on the derived recursive formula of reflections, the 1D viscous acoustic wave equation is solved analytically to obtain zero-offset full-wave field response. Applying chain rule, the analytical expression of the Fréchet derivative is derived for gradient-descent non-linear inversion. Combined with smooth constraints, the blocky constraints can be introduced into the Bayesian inference framework to obtain stable and well-defined inversion results. According to the above theory, we firstly use model data to analyse the influence of incompleteness of forward method on seismic response, and further verify the effectiveness of the proposed method. Then the Q-value sensitivity analysis of seismic trace is carried out to reduce the difficulty of Q-value estimation. Finally, the real data from Lower Congo Basin in West Africa indicate that the proposed approach provide the high-resolution and well-defined impedance result. As a supplement and development of linear impedance inversion method, the non-linear viscous inversion could recover more realistic and reliable impedance profiles.     

流体饱和多孔隙介质二维弹性波方程正演模拟的小波有限元法

本文将小波有限元法引入到流体饱和多孔隙介质二维波动方程的正演模拟中,以二维Daubechies小波的尺度函数代替多项式函数作为插值函数,构造二维张量积小波单元.引入一类特征函数解决了Daubechies小波没有显式解析表达式所带来的基函数积分值计算问题,并推导出计算分数节点上Daubechies小波函数值的递推公式,从而构造出由小波系数空间到波场位移空间的快速小波变换.数值模拟结果表明该方法是有效的.