×

用于声波模拟的带有近似分析离散算子的改进辛格式。 (英语) 兹比尔1380.65419

摘要:使用结构保护算法显著提高了求解波动方程的计算效率。然而,文献中只有少数显式辛格式可用,并且这些辛格式的功能尚未得到充分利用。在这里,我们提出了一种改进的策略来构造时间推进的显式辛格式。将声波方程转化为哈密顿系统。时间离散采用经典的辛分块Runge-Kutta(PRK)方法。在PRK格式中加入额外的空间微分项,形成修正的辛方法,然后构造两个具有所有正辛系数的修正时间推进辛方法。空间微分算子由近解析离散算子(NAD)逼近,我们称之为全离散格式修正辛近解析离散(MSNAD)方法。理论分析表明,与传统方法相比,MSNAD方法具有较小的数值色散和较高的稳定性极限。通过三个数值实验验证了MSNAD方法的优点,如数值精度、计算成本、稳定性和长期计算能力。

MSC公司:

65页第10页 含辛积分器哈密顿系统的数值方法
35升05 波动方程
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] 维利厄,J。;Operto,S.,《勘探地球物理学中的全波形反演概述》,地球物理学,74,6,WCC1-WCC26(2009)
[2] Zhang,Y。;段,L。;Xie,Y.,《最小二乘逆时偏移的稳定实用实现》,《地球物理》,80,1,V23-V31(2015)
[3] 李,J。;费勒,M。;Yang,D。;Huang,X.,使用立体模型算子进行三维弱弥散逆时偏移,地球物理,80,1,S19-S30(2015)
[4] J.Cabezas,M.Araya Polo,I.Gelado,N.Navarro,E.Morancho,J.M.Cela,GPU上的高性能反向时间迁移,在:2009年77-86国际会议;J.Cabezas、M.Araya-Polo、I.Gelado、N.Navarro、E.Morancho、J.M.Cela,《GPU上的高性能反向时间迁移》,载于:2009年77-86国际会议
[5] Ben-Haji-Ali,H。;Operto,S。;Virieux,J.,《使用同步编码源的高效频域全波形反演方法》,《地球物理学》,76,4,109-124(2011)
[6] 阿尔福德,R。;Kelly,K。;Boore,D.M.,声波方程有限差分建模的准确性,地球物理学,39,6,834-842(1974)
[7] Virieux,J.,SH-波在非均匀介质中的传播:速度-应力有限差分法,地球物理学,49,11,1933-1942(1984)
[8] Marfurt,K.J.,标量波和弹性波方程的有限差分和有限元建模精度,地球物理学,49,4,533-549(1984)
[9] Yang,D。;刘,E。;Zhang,Z.,各向异性多孔介质中u-W有限元方法的评估,地震杂志。探索。,17, 2, 273-299 (2008)
[10] Komatitsch,D。;Vilotte,J.P.,谱元法:模拟二维和三维地质结构地震响应的有效工具,Bull。地震波。《美国社会》,88、2、368-392(1998)·Zbl 0974.74583号
[11] 塞里亚尼,G。;Oiveira,P.S.,声波建模的最佳混合谱元算子,地球物理,72,5,SM95-SM106(2007)
[12] Fornberg,B.,《伪谱方法:与弹性波方程有限差分的比较》,地球物理学,52,4,483-501(1987)
[13] Zhang,J.,用显式方法模拟裂隙介质中的弹性波,地球物理学,70,5,T75-T85(2005)
[14] 武川,J。;Madariage,R。;Mikada,H。;Goto,T.N.,使用粒子方法对地震产生的地震波传播进行数值模拟,Geophys。《国际期刊》,191,31305-1316(2012)
[15] Yang,D。;滕,J。;张,Z。;Liu,E.,各向异性介质中声波和弹性波方程的近似解析离散方法,Bull。地震波。《美国社会》,93,2882-890(2003)
[16] Yang,D。;彭杰。;Lu,M。;Terlaky,标量波动方程的最佳近似分析离散近似,Bull。地震波。《美国社会》,96,3,1114-1130(2006)
[17] Yang,D。;Tong,P。;Deng,X.,求解标量波动方程的低数值色散中心差分方法,Geophys。前景。,60, 5, 885-905 (2012)
[18] Liu,Y.,波动方程建模中基于最小二乘的最优交错网格有限差分格式,地球物理。《国际期刊》,197,2,1033-1047(2014)
[19] 刘,S。;李,X。;Wang,W。;Liu,Y.,用于地震波建模的PML吸收边界条件的混合网格有限元方法,地球物理杂志。工程,11,5,55009-55021(2014)
[20] Tong,P。;陈,C。;Komatitsch,D。;巴西尼,P。;Liu,Q.,基于SEM-FK混合方法的高分辨率地震阵列成像,地球物理。《国际期刊》,197,1(2014),396-395
[21] Bohlen,T。;Wittkamp,F.,使用交错Adams-Bashforth时间积分器的三维粘弹性时域有限差分地震建模,Geophys。《国际期刊》,204,31781-1788(2016)
[22] 马格诺尼,F。;Casarott,E。;米歇里尼,A。;Piersanti,A。;Komatitsch,D。;彼得·D。;Tromp,J.,2009年拉奎拉地震产生地震波的谱元模拟,布尔。地震波。《美国社会》,104,1,73-94(2014)
[23] 哈桑德,H。;易卜拉欣,Z。;Jameel,M.,《使用Newmark方法进行非线性结构的有限元分析》,国际J.Phys。科学。,6, 6, 1395-1403 (2011)
[24] 刘,S。;李,X。;Wang,W。;刘,Y。;张,M。;Zhang,H.,地震波模拟的一种新的最优二阶辛格式,科学。中国地球科学。,57, 4, 751-758 (2014)
[25] 马,X。;Yang,D。;Liu,F.,二维地震波方程的近似解析辛分区Runge-Kutta方法,地球物理。《国际期刊》,187,1480-I496(2011)
[26] Dablain,M.A.,高阶差分在标量波动方程中的应用,地球物理学,51,1,54-66(1986)
[27] Chen,J.B.,地震建模中的高阶时间离散化,地球物理,72,2,SM115-SM122(2007)
[28] Zhang,Y。;张刚,逆时偏移的一步外推方法,地球物理,74,4,A29-A33(2009)
[29] Yang,D。;Wang,N。;陈,S。;Song,G.,基于隐式Runge-Kutta算法求解波动方程的显式方法,Bull。地震波。《美国社会》,99,6,3340-3354(2009)
[30] Yang,D。;Wang,L。;Deng,X.,求解二维声波和弹性波方程的隐式Adam方法的显式分步算法,Geophys。《国际期刊》,180,1,291-310(2010)
[31] 何,X。;Yang,D。;Wu,H.,波场建模的加权Runge-Kutta非连续Galerkin方法,地球物理。《国际期刊》,200,3,1389-1410(2015)
[32] 李,X。;李毅。;张,M。;Zhu,T.,用多符号离散奇异卷积微分法模拟标量地震波方程,Bull。地震波。《美国社会》,101、4、1710-1718(2011)
[33] 李,X。;Wang,W。;Lu,M。;张,M。;Li,Y.,弹性波的保结构建模:辛离散奇异卷积微分器方法,地球物理。《国际期刊》,188,3,1382-1392(2012)
[34] 陈,Y。;Song,G。;薛,Z。;Hao,J。;Yang,G.,基于改进的近似解析离散算子的非均匀介质中二维标量波动方程的改进最优近似解析离散方法,地球物理,79,6,T349-T362(2014)
[35] 刘,S。;李,X。;Wang,W。;徐,L。;Li,B.,地震波建模的改进辛格式,J.Appl。地球物理学。,116, 110-120 (2015)
[36] Nissen-Meyer,T。;Fournier,A。;Dahlen,F.A.,计算球形地球地震记录-II的二维谱元方法。固体流体介质中的波,地球物理学。《国际期刊》,174,3873-888(2008)
[37] Feng,K。;秦明珠,哈密顿系统辛几何算法(2003),浙江科技出版社:浙江科技出版社,杭州
[38] Okumbor,D。;Skeel,R.D.,哈密顿系统的显式正则方法,数学。公司。,59, 200, 439-455 (1992) ·Zbl 0765.65079号
[39] 秦,M.Z。;张明清,波动方程两类哈密顿系统的多级辛格式,计算。数学。申请。,19, 10, 51-62 (1990) ·Zbl 0695.65072号
[40] 南澳大利亚州钦。;Anisimov,P.,求解径向薛定谔方程的梯度辛算法,J.Chem。物理。,124, 5, 054106 (2006)
[41] 阿比亚,L。;Sanz-Serna,J.M.,可分离哈密顿问题的分区Runge-Kutta方法,数学。公司。,60, 202, 617-634 (1993) ·Zbl 0777.65042号
[42] Yang,D。;Song,G。;Lu,M.,三维各向异性介质中弹性波模拟的最佳精度近似解析离散格式,Bull。地震波。《美国社会》,97,5,1557-1569(2007)
[43] 马,X。;Yang,D。;Song,G。;Wang,M.,求解地震波方程的低色散辛分区Runge-Kutta方法:I.方案和理论分析,Bull。地震波。《美国社会》,104,5,2206-2225(2014)
[44] 刘,Y。;滕,J。;兰·H。;Si,X。;Ma,X.,地震波场建模中有限元和谱元方法的比较研究,地球物理,79,2,T91-T104(2014)
[45] Cerjan,C。;Kosloff,D。;Kosloff,R。;Reshef,M.,离散声波和弹性波方程的非反射边界条件,地球物理,50,4,705-708(1985)
[46] 王,M。;Yang,D。;Song,G.,二维SH波方程的半解析解和数值模拟,中国。地球物理学杂志。,55,3914-924(2012),(中文)
[47] 海尔,E。;卢比奇,C。;Wanner,G.,《几何-数值积分I》(2005),Springer:Springer Berlin,Heidelberg,New York
[48] Tong,P.,地震层析成像方法及其应用(2012),清华大学,(博士论文)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。