一阶弹性波方程数值模拟中的混合吸收边界条件

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• 责任者：任志明 ; 刘洋中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室 ; 中国石油大学(北京)CNPC物探重点实验室
• 刊名：地球物理学报
• 出版年：2014
• 卷期：57^b2
• 页码：595～606
• 索书号：P260.66/141
• 图表：^c
• 文摘期号：2014/07

摘要

Liu和Sen(2010和2012)在地震波场数值模拟中提出一种混合吸收边界条件.该方法具有计算量小、容易实现及吸收效果好等优点.但现有的混合吸收边界条件是针对二阶位移-应力方程设计的，存在稳定性问题.本文首先推导了两种速度-应力单程波方程:二阶Higdon单程波方程和一阶Higdon单程波方程.进而提出基于一阶弹性波方程的混合吸收边界条件方法.在内部区域和边界之间引入一个过渡区域，通过单程波与双程波方程平滑过渡来消除人工边界反射.为了改善混合吸收边界条件的吸收效果和稳定性，我们采用了能同时吸收纵、横波反射的一阶单程波方程和与变量位置有关的加权系数.为了验证混合吸收边界条件的有效性，将其与常规分裂完全匹配层(PML)方法进行了比较.数值模拟结果表明，与PML边界条件相比，混合吸收边界条件在耗用更小计算时间和存储量的前提下，可以获得更好的吸收效果.另外，本文提出的两种混合吸收边界条件中，混合一阶Higdon吸收边界条件具有更好的稳定性.