基于改進聲波方程和MCPML邊界的頻率域高精度正演模擬

作者：劉延利,李振春,孫苗苗,王姣,劉強

摘要：數值頻散和邊界反射是頻率域模擬時需要解決的兩個重要問題.然而,受計算效率和分解阻抗矩陣時的內存占用量的制約,提高有限差分算子長度或增加有限差分網格數目均不是提高頻率域模擬精度的最優解決方案.本文首先分析了數值頻散產生的理論機制,在此基礎上,推導了一種“波數補償”的聲波方程表達式來壓制數值頻散,并給出其物理意義,有效地改善了數值頻散問題,提高了模擬精度;在邊界問題上,本文采用多軸卷積完全匹配層(MCPML)邊界條件代替傳統的完全匹配層(PML)邊界條件,快速吸收邊界內的殘余能量,壓制邊界反射.結合改進聲波方程和MCPML邊界條件,給出了一種高精度的頻率域聲波方程有限差分格式.數值模擬結果表明,在不增加計算量和內存占用量的前提下,本文研究的方法、正演精度高、波場模擬清晰、無干擾反射,是一種可靠高效的頻率域模擬方法.

發文機構：中國石油大學（華東）地球科學與技術學院 青島黃海學院智能制造學院

關鍵詞：數值頻散波數補償MCPML邊界高精度頻率域模擬Numerical dispersionWave number compensationMCPML boundaryHigh precisionFrequency domain simulation

分類號： P631[天文地球—地質礦產勘探]