交错网格高阶有限差分法弹性波波场数值模拟读书报告.pdf

地球物理与空间信息学院 本 科 毕 业 实 习 报 告 题目：二维各向异性介质交错网格有限差分波场正演 模拟中边界条件的探讨 姓 名： 李通 学号： 20121000338 院（系）： 地空学院 专业： 地球物理学 指导教师： 顾汉明 职称： 教授 评 阅 人： 蔡成国 职称： 教授 2016年 4 月 中国地质大学（武汉）地空学院 本科毕业实习报告 目录 一、前言2 1.1为什么要读这篇文献2 1.2波场正演模拟的研究意义2 1.3有限差分法正演模拟方法的发展3 1.4文章有关概念3 二、文章概述4 2.1该论文研究内容概述4 2.2一阶位移—应力弹性波方程交错网格法原理及公式推导4 2.2.1一阶位移—应力各向同性介质弹性波方程4 2.2.2 一阶位移应力弹性波方程的差分近似8 三、层状各向同性介质中完全匹配层边界效果展示11 四、计划进行的工作12 中国地质大学（武汉）地空学院 本科毕业实习报告 《交错网格高阶有限差分法弹性波波场数值模拟》论文读书报告 李通 061124班 20121000338 摘 要：本文是阅读完西安理工大学硕士学位论文《交错网格高阶有限差分法的 弹性波波场数值模拟》后的读书报告。该论文主要实现了二维弹性波在各种复杂 地质模型中的交错网格差分数值模拟。该论文先通过理论阐述和公式推导，然后 进行编程实践，应用交错网格高阶有限差分法实现了弹性波在水平地表、起伏地 表情况下层状介质,包含有断层、夹层等模型的波场数值模拟。 本文，主要对毕设所需要用到的正演模拟方法，交错网格有限差分法的 相关概念、研究意义、基本理论知识、原理进行了一个阐述和综述，这些是有限 差分法的基础知识；接着是用程序实现层状模型加pml边界的波场正演模拟，以 波场快照形式呈现；最后主要是说明以后如何开展研究。 关键词：弹性波波动方程；交错网格；有限差分；波场数值模拟；完全匹配层边 界 一、前言 1.1为什么要读这篇文献 本人毕业设计为“各向异性介质有限差分波动方程正演模拟的各种吸收边界 条件的探讨与比较”。 为了在计算机上编程实现波场的数值计算，为此要为计算离散数值建立基本 方法，于是我需要学习对模型进行离散网格化的方法；接着若要模拟研究地震波 在地下介质中的传播规律，需要建立地下介质结构模型和相应的参数，且对地质 模型进行网格化离散后，利用理论数值计算的方法得到计算区域内所有网格点在 各个时间层上的弹性波波场值，于是我需要推导弹性波方程和吸收边界条件在交 错网格下，有限差分方法得到的这些方程的高阶差分格式。 该论文恰恰包含了数值模型网格化方法、弹性波方程及其差分近似原理、吸 收边界条件这些理论阐述和公式推导，有利于我对层状介质有限差分波动方程正 演模拟加边界条件的程序编写。 1.2波场正演模拟的研究意义 随着地震勘探技术的发展，数值模拟成为研究地球介质中地震波传播的运动 学和动力学特征的重要手段，更成为贯穿地震数据采集、处理和解释的全过程的 一种重要方法。 在地震数据采集中，用于对观测系统的设计和评估； 在地震数据处理中，用于检验各种反演方法的正确性； 地震数据解释中，也可以对解释结果进行正确性的检验。 中国地质大学（武汉）地空学院 本科毕业实习报告 同时由于目前由于能源紧张,石油紧缺，使得石油勘探不断向复杂构造、起 伏地表等复杂地区发展，地质构造的复杂性，给野外采集数据带来极大的困难， 同时也导致偏移成像十分困难，对地震反演的要求提高，因此要求有更客观、更 精确的方法来模拟地下介质中波的传播规律，以达到对地质勘探的效果，于是就