基于改进声波方程和MCPML边界的频率域高精度正演模拟

作者：刘延利,李振春,孙苗苗,王姣,刘强

摘要：数值频散和边界反射是频率域模拟时需要解决的两个重要问题.然而,受计算效率和分解阻抗矩阵时的内存占用量的制约,提高有限差分算子长度或增加有限差分网格数目均不是提高频率域模拟精度的最优解决方案.本文首先分析了数值频散产生的理论机制,在此基础上,推导了一种“波数补偿”的声波方程表达式来压制数值频散,并给出其物理意义,有效地改善了数值频散问题,提高了模拟精度;在边界问题上,本文采用多轴卷积完全匹配层(MCPML)边界条件代替传统的完全匹配层(PML)边界条件,快速吸收边界内的残余能量,压制边界反射.结合改进声波方程和MCPML边界条件,给出了一种高精度的频率域声波方程有限差分格式.数值模拟结果表明,在不增加计算量和内存占用量的前提下,本文研究的方法、正演精度高、波场模拟清晰、无干扰反射,是一种可靠高效的频率域模拟方法.

发文机构：中国石油大学（华东）地球科学与技术学院 青岛黄海学院智能制造学院

关键词：数值频散波数补偿MCPML边界高精度频率域模拟Numerical dispersionWave number compensationMCPML boundaryHigh precisionFrequency domain simulation

分类号： P631[天文地球—地质矿产勘探]