姚姚-地震数值模拟.ppt

  1. 1、本文档共76页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
姚姚-地震数值模拟

地震数值模拟的发展与应用 姚 姚 中国地质大学(武汉) (二)波动方程数值模拟的发展与应用 波动方程数值模拟需要比较多的计算机资源,这是制约它在生产实际中大量使用的最主要因素。目前,根据所使用的数值计算方法不同分为如下几种:有限差分法、有限元法(边界元法、谱元法)、傅里叶变换法、广义屏法、积分法等。还有这些方法混合的各种方法,如伪谱法、傅里叶有限差分法等。 有限差分法 运算速度快实现简单 有频散问题、难对 付起伏地表问题 有限元法 易处理起伏地表问题 计算量大、效率低 谱元法 处理边界灵活 计算量大、效率低 边界元法 适应各种边界问题 计算量大、效率低 广义屏法 运算速度快 要求介质速度变化 小和入射角小 付氏变换法 运算速度快 难解决横向变速问题 积分法 运算速度快 难解决纵、横向变 速问题 在这些方法中有限差分法是使用最多、研究最多的方法,也是最成熟的一种方法。为了克服有限差分法的频散问题,从早期的低阶差分发展到高阶差分;为了解决有限差分法运算速度的问题,网格划分由早期的规则网格发展到交错网格、后来又发展了可变网格。为了解决有限差分法难适应起伏地表的问题,又发展了局部坐标系剖分方法等。 精度和效率的矛盾在有限差分法中很难加以解决。有限差分的运算中不可避免地会出现频散问题。为了解决频散问题,或者减小网格的大小,或者使用更高阶的差分格式。无论采用哪一种方法进行计算,都必然带来计算效率的降低。 二阶 四阶 六阶 十阶 吸收边界的考虑 水平分量 垂直分量 无吸收边界 有吸收边界 瑞雷面波的模拟 常规波动方程数值模拟没有考虑自由边界条件,所以模拟不出来瑞雷面波。利用虚拟层方法可以实现瑞雷面波的模拟。 虚拟层示意图 模拟出来的瑞雷面波 早期地震波场模拟主要是声波方程模拟,为更真实地模拟地震波,发展到弹性波方程模拟。二者记录是有很大区别的。 弹性波数值模拟结果垂直分量(a)、水平分量(b)与声波数值模拟结果(c)比较 (a) (b) (c) 波动方程数值模拟还可以分为单程波动方程数值模拟和全程波动方程数值模拟,前者只考虑一个方向运行的波的模拟,后者考虑所有方向运行的波的模拟,二者效果是不同的。 从理论上说,利用现有的波动方程偏移方法作逆运算都可以实现单程波动方程的数值模拟。而全程波动方程的数值模拟则需要对没有作近似的波动方程进行计算。 使用单程波动方程(上)与全波动方程(下)对盐丘直接照明模拟结果的比较 随着勘探对象的越来越复杂,数值模拟也由简单介质中的波场模拟发展到更复杂介质中的波场模拟。最早使用的是均匀的、各向同性的、完全弹性的波动方程进行模拟。目前已发展到非均匀介质、各向异性介质、特别是与裂隙有关的横各向同性介质的模拟研究得很多。另外,有关黏弹介质、双相和多相介质的数值模拟也得到很大发展。 三、复杂介质中的数值模拟 各向同性介质(左)和横各向同性介质(右二)正演模拟结果比较 (一)非完全弹性介质的数值模拟 非完全弹性介质的数值模拟从数值计算方法上来说没有任何困难,但是由于目前人们对于非完全弹性介质的机制还没有一个统一的认识,导致目前还没有一个得到公认的非完全弹性波动方程。现有一些非完全弹性机制的假设存在,也就有相应地非完全弹性波动方程,可以根据它们进行数值模拟。 由完全弹性介质(左)和黏弹介质(右)数值模拟结果比较可知,除振幅衰减不同外,频率、相位等均有明显差异。 取自狄帮让文(石油地球物理勘探,2009,V.44,No.5) 1、单个裂隙的数值模拟目前十分困难,并不是理论上有什么困难,而是实际实现上有一定难度。裂隙宽度为几毫米、几厘米,要模拟的模型达几千米,这样可以计算出一个模型要剖分的网格数有多少。由弹性波波动方程有限差分法的收敛条件可知:空间网格变小,时间计算步长相应地也必须减小,其关系是空间网格数增加n倍,时间计算量相应地

文档评论(0)

pangzilva + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档