二维地震波场的组合型紧致有限差分数值模拟

摘要：

地震波场数值模拟在地球物理勘探和地震学中具有重要的支撑作用.本文将组合型紧致差分格式用于声波和弹性波方程的数值模拟中.根据泰勒级数展开和声波方程,建立了位移场时间四阶离散格式,并将组合型紧致差分格式用于位移场空间导数的求取,然后对该差分格式进行了精度分析、误差分析、频散分析和稳定性分析.理论研究结果表明:① 该差分格式为时间四阶、空间六阶精度,与常规七点六阶中心差分和五点六阶紧致差分相比,具有更小的截断误差和更高的模拟精度;② 每个波长仅需要5.6个采样点,且满足稳定性条件的库郎数为0.792,可以使用粗网格和较大时间步长进行计算.所以该方法具有占用内存少、计算效率高和低数值频散等优势.最后,本文进行了二维各向同性完全弹性介质的声波和弹性波方程的数值模拟,实验结果表明本文提出的方法具有更高的计算精度,能够大幅度的节约计算量和内存需求,对于三维大尺度模型问题具有更好的适应性.

关键词：组合型紧致差分、声波方程、弹性波方程、数值模拟、数值频散、稳定性条件

所属期刊栏目：61

分类号：P631

资助基金：中国石油科技创新基金项目2015D-5006-0301;油气资源与勘探技术教育部重点实验室长江大学开放基金项目K2018-01

在线出版日期：2018-12-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共16页

页码：4568-4583