吉林大学学报(地球科学版)
吉林大學學報(地毬科學版)
길림대학학보(지구과학판)
JOURNAL OF JILIN UNIVERSITY(EARTH SCIENCE EDITION)
2014年
2期
675-682
,共8页
赵建国%史瑞其%陈竞一%赵维俊%王宏斌%潘建国
趙建國%史瑞其%陳競一%趙維俊%王宏斌%潘建國
조건국%사서기%진경일%조유준%왕굉빈%반건국
声波方程%完全匹配层%辅助微分方程%任意阶时间格式%数值模拟
聲波方程%完全匹配層%輔助微分方程%任意階時間格式%數值模擬
성파방정%완전필배층%보조미분방정%임의계시간격식%수치모의
acoustic wave equation%perfectly matched layer%auxiliary differential equations%arbitrary-order time scheme%numerical modeling
在地震波数值模拟中,为提高算法精度,需要使用高阶时间更新格式,而普通的非分裂完全匹配层(PML)吸收边界局限于低阶时间格式。辅助微分方程完全匹配层(ADE-PML)是一种可以适应任意阶时间格式的非分裂完全匹配层技术,且可以直接应用复频移拉伸算子以提高 PML 在高角度入射时的效果。作者将 ADE-PML 应用于声波方程四阶 Runge-Kutta 时间格式的数值模拟中,对其吸收效能进行了检验。数值模拟表明,复频移 ADE-PML 在高角度入射时表现优于非复频移 ADE-PML。另外,不同辅助变量更新格式的吸收效果存在微小差异,显格式下计算结果与解析解吻合较好。长时间能量衰减计算表明ADE-PML 可以稳定至2×105时间步。
在地震波數值模擬中,為提高算法精度,需要使用高階時間更新格式,而普通的非分裂完全匹配層(PML)吸收邊界跼限于低階時間格式。輔助微分方程完全匹配層(ADE-PML)是一種可以適應任意階時間格式的非分裂完全匹配層技術,且可以直接應用複頻移拉伸算子以提高 PML 在高角度入射時的效果。作者將 ADE-PML 應用于聲波方程四階 Runge-Kutta 時間格式的數值模擬中,對其吸收效能進行瞭檢驗。數值模擬錶明,複頻移 ADE-PML 在高角度入射時錶現優于非複頻移 ADE-PML。另外,不同輔助變量更新格式的吸收效果存在微小差異,顯格式下計算結果與解析解吻閤較好。長時間能量衰減計算錶明ADE-PML 可以穩定至2×105時間步。
재지진파수치모의중,위제고산법정도,수요사용고계시간경신격식,이보통적비분렬완전필배층(PML)흡수변계국한우저계시간격식。보조미분방정완전필배층(ADE-PML)시일충가이괄응임의계시간격식적비분렬완전필배층기술,차가이직접응용복빈이랍신산자이제고 PML 재고각도입사시적효과。작자장 ADE-PML 응용우성파방정사계 Runge-Kutta 시간격식적수치모의중,대기흡수효능진행료검험。수치모의표명,복빈이 ADE-PML 재고각도입사시표현우우비복빈이 ADE-PML。령외,불동보조변량경신격식적흡수효과존재미소차이,현격식하계산결과여해석해문합교호。장시간능량쇠감계산표명ADE-PML 가이은정지2×105시간보。
In seismic wave modeling,a high-order time marching scheme is required in order to increase the accuracy of the algorithm. However,ordinary unsplit perfectly matched layer (PML) absorbing boundaries are constrained to low-order time schemes.The auxiliary differential equation PML (ADE-PML)is a kind of unsplit PMLs that can be applied to arbitrary-order time schemes,and also can implement complex-frequency-shifted (CFS)coordinate tensor to enhance the performance of PML at high-angle incidence.We introduce the ADE-PML in the numerical modeling in fourth-order Runge-order time scheme for acoustic wave equations, and validate the efficiency. The numerical experiments demonstrate that CFS ADE-PML preforms better than non-CFS ADE-PML at high-angle incidence.Besides,there are minor distinctions among the absorbing efficiency of different update schemes for auxiliary variable,and the solution calculated by explicit scheme better agree with the analytical one.The long-time computation of energy decay shows that ADE-PML is stable up to 2 × 10 5 steps.