数值模拟的尺度调节机理
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摘要
为了使地震波正演数值模拟系统适合于不同尺度情况下的数值计算,提出了不同尺度数值模拟均需满足的4个共性条件和2个调节机理(即稳定和频散调节机理)。认为空间尺度的变化与主频成反比,与时间步长成正比,在保证数值计算过程稳定和较高数值模拟前提下,根据尺度调节机理可以合理地选择波场模拟参数,实现不同尺度快速稳定、高精度的波场正演数值模拟。
In order to let the seismic wave forward numerical simulation system be suit for the simulation of different scale,the paper puts forward four common conditions and two regulating mechanisms,namely stable and dispersive adjusting mechanism,and points out that the spatial scale is inversely proportional to the dominant frequency,and proportional to the time steps.On the condition of stable computational stage and high numerical simulation precision,quick,stable and high precision numerical simulation can be obtained according to the scale adjusting mechanism to select simulating parameters of wave field reasonably.
In order to let the seismic wave forward numerical simulation system be suit for the simulation of different scale,the paper puts forward four common conditions and two regulating mechanisms,namely stable and dispersive adjusting mechanism,and points out that the spatial scale is inversely proportional to the dominant frequency,and proportional to the time steps.On the condition of stable computational stage and high numerical simulation precision,quick,stable and high precision numerical simulation can be obtained according to the scale adjusting mechanism to select simulating parameters of wave field reasonably.
引文
[1]陆基孟.地震勘探原理(上、下册)[M].北京:石油大学出版社,2004.
[2]牟永光,裴正林.三维复杂介质地震数值模拟[M].北京:石油工业出版社,2005.
[3]裴正林,牟永光.地震波传播的数值模拟[J].地球物理学进展,2004,19(4):933-941.
[4]姚姚,地震波场与地震勘探[M].北京:地质出版社,2006.
[5]王秀明,张海澜,王东.利用高阶交错网格有限差分法模拟地震波在非均匀孔隙介质中的传播[J].地球物理学报,2003,46(6):842-849.
[6]陈可洋,杨微,刘洪林,等.二阶弹性波动方程高精度交错网格波场分离数值模拟[J].物探与化探,2009,33(6):700-704.
[7]刘洪林,陈可洋,杨微,等.高阶交错网格有限差分法纵横波波场分离数值模拟[J].地球物理学进展,2010,25(3):877-884.
[8]陈可洋.基于高阶有限差分的波动方程叠前逆时偏移方法[J].石油物探,2009,48(5):475-478.
[9]陈可洋.地震波逆时偏移方法研究综述[J].勘探地球物理进展,2010,33(3):153-159.
[10]陈可洋.各向异性弹性波动方程多分量联合叠后逆时偏移[J].内陆地震,2009,23(4):455-460.
[11]陈可洋,吴清岭,杨微,等.基于散度和旋度的弹性波波场分离数值模拟方法[J].物探与化探,2010,34(1):103-107.
[12]Kosloff D D,BaysaI E.Forward modeling by a Fouriermethod[J].Geophysics,1982,47(10):1 402-1 412.
[13]Sarma G S,Mallick K,Gadhinglajkar V R.Nonreflecting boundary condition in finite-element formulation for an elasticwave equation[J].Geophysics,1998,63(4):1 006-1 016.
[14]张文生,何樵登.二维横向各向同性介质的伪谱法正演模拟[J].石油地球物理勘探,1998,33(3):310-319.
[15]侯安宁,何樵登.各向异性介质中弹性波记录的傅里叶变换法正演模拟[J].石油地球物理勘探,1994,29(1):64-71.
[16]吴国忱,王华忠.波场模拟中的数值频散分析与校正策略[J].地球物理学进展,2005,20(1):58-65.
[17]陈可洋.标量声波波动方程高阶交错网格有限差分法[J].中国海上油气,2009,21(4):232-236.
[18]董良国,马在田,曹景忠.一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法稳定性研究[J].地球物理学报,2000,43(6):856-864.
[19]Liao Z P,Wong H L,Yang B P,et al.A transmitting boundary for transient wave analysis[J].Scientia Sinica(Series A),1984,27(10):1 063-1 076.
[20]杨微,陈可洋.加权吸收边界条件的优化设计[J].石油物探,2009,48(3):244-246,251.
[21]李文杰,魏修成,刘洋.声波正演中一种新的边界条件——双重吸收边界条件[J].石油物探,2004,43(6):528-531.
[22]陈可洋,杨微.优化的三维地震波双重吸收边界条件[J].勘探地球物理进展,2009,32(3):179-181,206.
[23]Higdon R L.Absorbing boundary conditions for elastic waves[J].Geophysics,1991,56(2):231-241.
[24]Collino F.High order absorbing boundary conditions for wave propagation models:straight line boundary and cornercases[C]//Proceedings of the 2nd International Conference on Mathmatical and Numerical Aspects of Wave Propagation.Delaware,USA:SIAM,1993:161-171.
[25]Cerjan C,Kosloff D,Kosloff R,et al.A nonreflecting boundary condition for discrete acoustic and elastic waveequations[J].Geophysics,1985,50(4):705-708.
[26]陈可洋.声波完全匹配层吸收边界条件的改进算法[J].石油物探,2009,48(1):76-79.
[27]陈可洋.边界吸收中镶边法的评价[J].中国科学院研究生院学报,2010,27(2):170-175.
[28]裴正林.三维各向同性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟[J].石油物探,2005,44(4):308-315.
[29]陈可洋.地震波旅行时计算方法及其模型试验分析[J].石油物探,2010,49(2):153-157.
[30]陈可洋.地震波逆时偏移方法研究综述[J].勘探地球物理进展,2010,33(3):153-159.
[31]刘红伟,李博,刘洪,等.地震叠前逆时偏移高阶有限差分算法及GPU实现[J].地球物理学报,2010,53(7):1 725-1733.
[32]陈可洋.三维随机建模方法及其波场模拟分析[J].勘探地球物理进展,2009,32(5):315-320.
[33]王金山,陈可洋,吴清岭,等.随机介质模型的一种构造方法[J].物探与化探,2010,34(2):191-194.
[34]陈可洋,刘洪林,杨微,等.随机介质模型的改进方法及应用[J].大庆石油地质与开发,2008,27(5):124-126,131.
[35]陈可洋.地震波数值模拟中差分近似的各向异性分析[J].石油物探,2010,49(1):19-22.
[36]董良国,李培明.地震波传播数值模拟中的频散问题[J].天然气工业,2004,24(6):53-56.
[37]宁刚,熊章强,陈持.波动方程有限差分正演模拟误差来源分析[J].物探与化探,2008,32(2):203-206.
[38]Faust L Y.Seismic velocity as a function of depth and geologic time[J].Geophysics,1951,16(1):192-206.
[39]董良国,马在田,曹景忠,等.一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法[J].地球物理学报,2000,43(3):411-419.
[40]陈可洋.高精度数值模拟多分量数据的采集[J].油气地球物理,2010,8(2):44-47.
[41]Carcione J M,Herman G C,Kroode A P E.Seismic modeling[J].Geophysics,2002,67(4):1 304-1 325.
[2]牟永光,裴正林.三维复杂介质地震数值模拟[M].北京:石油工业出版社,2005.
[3]裴正林,牟永光.地震波传播的数值模拟[J].地球物理学进展,2004,19(4):933-941.
[4]姚姚,地震波场与地震勘探[M].北京:地质出版社,2006.
[5]王秀明,张海澜,王东.利用高阶交错网格有限差分法模拟地震波在非均匀孔隙介质中的传播[J].地球物理学报,2003,46(6):842-849.
[6]陈可洋,杨微,刘洪林,等.二阶弹性波动方程高精度交错网格波场分离数值模拟[J].物探与化探,2009,33(6):700-704.
[7]刘洪林,陈可洋,杨微,等.高阶交错网格有限差分法纵横波波场分离数值模拟[J].地球物理学进展,2010,25(3):877-884.
[8]陈可洋.基于高阶有限差分的波动方程叠前逆时偏移方法[J].石油物探,2009,48(5):475-478.
[9]陈可洋.地震波逆时偏移方法研究综述[J].勘探地球物理进展,2010,33(3):153-159.
[10]陈可洋.各向异性弹性波动方程多分量联合叠后逆时偏移[J].内陆地震,2009,23(4):455-460.
[11]陈可洋,吴清岭,杨微,等.基于散度和旋度的弹性波波场分离数值模拟方法[J].物探与化探,2010,34(1):103-107.
[12]Kosloff D D,BaysaI E.Forward modeling by a Fouriermethod[J].Geophysics,1982,47(10):1 402-1 412.
[13]Sarma G S,Mallick K,Gadhinglajkar V R.Nonreflecting boundary condition in finite-element formulation for an elasticwave equation[J].Geophysics,1998,63(4):1 006-1 016.
[14]张文生,何樵登.二维横向各向同性介质的伪谱法正演模拟[J].石油地球物理勘探,1998,33(3):310-319.
[15]侯安宁,何樵登.各向异性介质中弹性波记录的傅里叶变换法正演模拟[J].石油地球物理勘探,1994,29(1):64-71.
[16]吴国忱,王华忠.波场模拟中的数值频散分析与校正策略[J].地球物理学进展,2005,20(1):58-65.
[17]陈可洋.标量声波波动方程高阶交错网格有限差分法[J].中国海上油气,2009,21(4):232-236.
[18]董良国,马在田,曹景忠.一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法稳定性研究[J].地球物理学报,2000,43(6):856-864.
[19]Liao Z P,Wong H L,Yang B P,et al.A transmitting boundary for transient wave analysis[J].Scientia Sinica(Series A),1984,27(10):1 063-1 076.
[20]杨微,陈可洋.加权吸收边界条件的优化设计[J].石油物探,2009,48(3):244-246,251.
[21]李文杰,魏修成,刘洋.声波正演中一种新的边界条件——双重吸收边界条件[J].石油物探,2004,43(6):528-531.
[22]陈可洋,杨微.优化的三维地震波双重吸收边界条件[J].勘探地球物理进展,2009,32(3):179-181,206.
[23]Higdon R L.Absorbing boundary conditions for elastic waves[J].Geophysics,1991,56(2):231-241.
[24]Collino F.High order absorbing boundary conditions for wave propagation models:straight line boundary and cornercases[C]//Proceedings of the 2nd International Conference on Mathmatical and Numerical Aspects of Wave Propagation.Delaware,USA:SIAM,1993:161-171.
[25]Cerjan C,Kosloff D,Kosloff R,et al.A nonreflecting boundary condition for discrete acoustic and elastic waveequations[J].Geophysics,1985,50(4):705-708.
[26]陈可洋.声波完全匹配层吸收边界条件的改进算法[J].石油物探,2009,48(1):76-79.
[27]陈可洋.边界吸收中镶边法的评价[J].中国科学院研究生院学报,2010,27(2):170-175.
[28]裴正林.三维各向同性介质弹性波方程交错网格高阶有限差分法模拟[J].石油物探,2005,44(4):308-315.
[29]陈可洋.地震波旅行时计算方法及其模型试验分析[J].石油物探,2010,49(2):153-157.
[30]陈可洋.地震波逆时偏移方法研究综述[J].勘探地球物理进展,2010,33(3):153-159.
[31]刘红伟,李博,刘洪,等.地震叠前逆时偏移高阶有限差分算法及GPU实现[J].地球物理学报,2010,53(7):1 725-1733.
[32]陈可洋.三维随机建模方法及其波场模拟分析[J].勘探地球物理进展,2009,32(5):315-320.
[33]王金山,陈可洋,吴清岭,等.随机介质模型的一种构造方法[J].物探与化探,2010,34(2):191-194.
[34]陈可洋,刘洪林,杨微,等.随机介质模型的改进方法及应用[J].大庆石油地质与开发,2008,27(5):124-126,131.
[35]陈可洋.地震波数值模拟中差分近似的各向异性分析[J].石油物探,2010,49(1):19-22.
[36]董良国,李培明.地震波传播数值模拟中的频散问题[J].天然气工业,2004,24(6):53-56.
[37]宁刚,熊章强,陈持.波动方程有限差分正演模拟误差来源分析[J].物探与化探,2008,32(2):203-206.
[38]Faust L Y.Seismic velocity as a function of depth and geologic time[J].Geophysics,1951,16(1):192-206.
[39]董良国,马在田,曹景忠,等.一阶弹性波方程交错网格高阶差分解法[J].地球物理学报,2000,43(3):411-419.
[40]陈可洋.高精度数值模拟多分量数据的采集[J].油气地球物理,2010,8(2):44-47.
[41]Carcione J M,Herman G C,Kroode A P E.Seismic modeling[J].Geophysics,2002,67(4):1 304-1 325.
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