有限差分波动方程数值模拟中优化最佳匹配层(PML)边界条件
目前,为消除数值模拟人工边界反射,已发展出了很多种方法.其中,最佳匹配层(PML)边界条件效果较佳.PML吸收边界条件主要有分裂式完全匹配层(SPML)和非分裂式完全匹配层(NPML)两种.SPML导致方程数目翻倍,计算内存需求大;而NPML计算过程较复杂,计算效率低.针对上述问题,本文提出了一种优化PML的吸收边界条件,即对差分方程不进行分裂而直接构造类似SPML的衰减因子,从而减小计算内存,加快计算效率.同时,数值模拟结果表明,该优化边界条件对边界反射的衰减效果也很显著.与SPML边界条件相比较，利用交错网格有限差分法通过一阶速度应力方程对波场进行数制模拟过程中，采用该边界条件时，方程数目是SPML方程数目的一半，从而可以减小计算内存，并且编程较为简单且计算效率快。同时可以避免数值模拟中由于方程分裂后重新藕合造成的不必要的频散效应。并且该吸收边界采用SPML边界条件的构造形式，从而继承了SPML良好的吸收效果。与NPML边界条件相比较，该边界条件采用类似 SPML边界条件加载方式，避免了褶积运算，从而提高了计算效率。通过对不同地质模型进行数值模拟，检验了该边界条件的吸收效果与稳定性。结果证明，该吸收边界对人工边界反射吸收作用明显，可达到期望的效果。
人工边界反射 最佳匹配层 边界条件 有限差分波动方程 数值模拟
王文峰 刘怀山
中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室 青岛266100
国内会议
青岛
中文
164-170
2014-09-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）