二维弹性及粘弹性TTI介质中地震_省略_四种不同网格高阶有限差分算法研究_孙耀充1

《二维弹性及粘弹性TTI介质中地震波场数值模拟：四种不同网格高阶有限差分算法研究》 本文由孙耀充、张延腾和白超英共同完成，主要探讨了在二维弹性及粘弹性TTI（Thomsen-Tensor-Isotropic，托姆森张量各向异性）介质中地震波传播的数值模拟问题，采用交错网格、辅助网格、旋转交错网格和同位网格四种有限差分方法进行模拟，并对其计算精度、CPU计算时间、相移、频散和保幅能力进行了系统比较。 作者们利用交错网格方法对地震波场进行模拟，这种网格布局允许对偏导数进行精确计算，但在大网格间距下可能会出现相移和频散现象。辅助网格法则通过在主网格周围添加辅助节点来提高计算精度，但计算成本相对较高。旋转交错网格法在保持计算效率的同时，改善了相移问题，但其在大时间步长下可能也会遇到相移和频散的挑战。同位网格法以其高精度和较小的频散特性脱颖而出，尤其是在保持振幅方面表现优异，但其计算效率相对较低。 通过选取不同的网格间距和时间间隔，研究人员发现，在CPU计算时间方面，旋转交错网格法最为高效，而同位网格法在计算精度上占据优势。对于振幅保护，四种网格方法都有较好的表现，没有明显的优劣之分。然而，随着网格间距的增加，交错网格和旋转交错网格的相移现象可能加剧。在频散控制方面，同位网格的频散效应最小，表明其在长波长模拟中可能更为适用。 该研究对于理解地震波在复杂地质介质中的传播行为具有重要意义，为地震成像和地壳结构探测提供了有价值的参考。同时，它也为优化有限差分方法在实际地震波模拟中的应用提供了理论支持。对于未来的工作，可以进一步研究如何结合这些方法的优点，设计出更高效且精确的数值模拟策略，以应对更加复杂的地球物理问题。