各向同性和TI弹性波方程高精度有限差分数值解法新方法研究

基本信息
批准号:41474110
项目类别:面上项目
资助金额:90.00
负责人:刘洋
学科分类:
依托单位:中国石油大学(北京)
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:任志明,蔡晓慧,赵岩,吴潇,薛浩,葛强,黄世琪
关键词:
数值解法有限差分横向各向同性频散关系弹性波方程
结项摘要

With the development of seismic exploration from P-wave exploration to elastic wave exploration, more attentions have been gradually paid to forward modeling and reverse-time migration, one of whose key issues is numerically solving wave equations. Finite-difference (FD) methods have been widely applied in solving wave equations and high-order FD methods are commonly used to improve the accuracy of numerical solutions. Present high-order FD methods based on time-space domain dispersion relations can obtain high-accuracy numerical solutions when applying to the acoustic wave equation, but not high when applying to the elastic wave equations because the methods can not simultaneously meet accuracy requirements of P-wave and S-wave propagations. This project will study new high-accuracy high-order FD methods to numerically solve 2D and 3D isotropic elastic wave equations and transversely isotropic (TI) elastic wave equations respectively. The new methods will be implemented through designing several FD operators to meet the accuracy requirements of P-wave and S-wave propagations and thus suppress anisotropic dispersions. This project plans to develop new FD methods with (2M)th-order accuracy along all propagation directions for 2D and 3D isotropic elastic wave equations, new FD methods significantly suppressing anisotropic dispersions for 2D and 3D TI elastic wave equations, absorption boundary conditions and optimized FD methods improving the computational efficiency. Numerical modeling and analysis will be performed for simple and complex isotropic and TI elastic models to demonstrate validities and advantages of the proposed methods.

随着地震勘探由纵波向弹性波勘探发展,基于弹性波方程的正演和逆时偏移逐渐受到关注,其关键问题之一是弹性波方程数值求解。有限差分法是波动方程求解中常用的一种方法,高阶差分是提高精度的有效方法之一。目前的基于时空域频散关系的高阶差分方法应用于声波方程求解中能获得高精度数值解,但应用于弹性波方程求解中无法同时满足纵波和横波传播精度要求,精度不高。本项目针对二维、三维各向同性和TI(Transverse Isotropy,横向各向同性)弹性波方程,研究高精度高阶差分新方法,通过设计几个差分算子求解波动方程,来同时满足纵波和横波传播精度要求,并压制频散各向异性。经过研究,形成各个传播方向均具有2M阶精度的二维和三维各向同性弹性波方程有限差分数值解法、压制频散各向异性的二维和三维TI弹性波方程有限差分数值解法、针对性的吸收边界条件以及提高计算效率的差分算子优化方法,并对简单和复杂模型进行数值模拟与分析。

项目摘要

波动方程数值解广泛应用于地震正演、偏移和全波形反演中。由于有限差分法具有占有内存小、计算量小和易于实现等优点,因而成为最为常用的地震波动方程求解方法。如何提高波动方程有限差分法的精度和效率是近年来研究的重点。随着地震勘探由纵波向弹性波勘探发展,基于弹性波方程的正演和逆时偏移逐渐受到关注。本项目主要研究各向同性和TI弹性波方程高精度有限差分数值求解新方法。针对二维和三维各向同性弹性波方程,分别形成了基于菱形和椎体模板的空间2M阶、时间2N阶精度有限差分数值解法,当M = N,任意方向可以达到2M阶精度;针对二维和三维VTI弹性波方程,形成了基于Remez算法优化空间差分系数来压制数值频散的有限差分数值解法;针对TTI弹性波方程,形成了基于优化差分系数的显式及隐式旋转交错网格有限差分数值解法;形成了针对三维各向同性和VTI弹性波方程的混合吸收边界条件;形成的方法具有精度高、计算效率高、稳定性好等特点,应用于各向同性及各向异性复杂模型正演模拟并取得良好效果;达到项目研究目标要求。另外,在各向同性和各向异性声波波动方程数值求解和吸收边界条件、声波和弹性波逆时偏移及波形反演研究中取得一些进展,形成声波方程2M阶空间精度2N阶时间精度有限差分方法、声波方程时空域无网格优化有限差分正演方法、改进的混合吸收边界条件、弹性波最小二乘逆时偏移方法和弹性波全波形反演方法等成果。本项目研究成果,对于提高地震波动方程数值模拟、逆时偏移和全波形反演的精度、效率,具有重要应用前景。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
2

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
3

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

主控因素对异型头弹丸半侵彻金属靶深度的影响特性研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2020.09.026
发表时间:2020
4

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
5

资本品减税对僵尸企业出清的影响——基于东北地区增值税转型的自然实验

资本品减税对僵尸企业出清的影响——基于东北地区增值税转型的自然实验

DOI:10.14116/j.nkes.2021.03.003
发表时间:2021

刘洋的其他基金

批准号:81500319
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11671361
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:61401419
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81341032
批准年份:2013
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:11505145
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100635
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11674280
批准年份:2016
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:71902154
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30600630
批准年份:2006
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301486
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71502065
批准年份:2015
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81202850
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41774127
批准年份:2017
资助金额:71.00
项目类别:面上项目
批准号:60903108
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31570605
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81904089
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31200345
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20906088
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31502188
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30801510
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11302269
批准年份:2013
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41074100
批准年份:2010
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:81903599
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11602163
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61304034
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81572096
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81772392
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:61362027
批准年份:2013
资助金额:43.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:21005046
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51706081
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81600846
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51904356
批准年份:2019
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802186
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11901288
批准年份:2019
资助金额:28.90
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51178044
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:31200740
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41901087
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51704258
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81371916
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:31101923
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81700325
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71872161
批准年份:2018
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:11101373
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51276150
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:30900562
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31300008
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81770889
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:41301551
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61403401
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81501666
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81171677
批准年份:2011
资助金额:14.00
项目类别:面上项目
批准号:81601251
批准年份:2016
资助金额:17.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11661058
批准年份:2016
资助金额:37.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81560323
批准年份:2015
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81473087
批准年份:2014
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81100475
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81301544
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81860515
批准年份:2018
资助金额:34.80
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11301258
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11804096
批准年份:2018
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400259
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51604006
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81603492
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50808016
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51666003
批准年份:2016
资助金额:39.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11704309
批准年份:2017
资助金额:16.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60903138
批准年份:2009
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21206011
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51876177
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:41274119
批准年份:2012
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:61903053
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61703244
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81903266
批准年份:2019
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71771043
批准年份:2017
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:41004041
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51905279
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51502040
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71804118
批准年份:2018
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61572289
批准年份:2015
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:41874011
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:10926066
批准年份:2009
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:81000630
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873524
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:41301354
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81300859
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21676115
批准年份:2016
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31470944
批准年份:2014
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:51203012
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11875129
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:11701421
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71371002
批准年份:2013
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:11505060
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81302312
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81274042
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:21874080
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:61801193
批准年份:2018
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81703867
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51608192
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81871766
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:31660326
批准年份:2016
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51904245
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61801371
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41703111
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41701604
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31271055
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81273358
批准年份:2012
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:61774028
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:51008097
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51909085
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61274086
批准年份:2012
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:81401095
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400395
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71001020
批准年份:2010
资助金额:17.70
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81871424
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31601855
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31701334
批准年份:2017
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61501345
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51807067
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81703817
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51604090
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41874144
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:41404007
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60806040
批准年份:2008
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21375073
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

各向同性和TI声波方程有限差分数值解法新方法研究

批准号:41074100
批准年份:2010
负责人:刘洋
学科分类:D0408
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
2

变时间-空间有限差分算子的声波和弹性波方程高精度数值求解新方法研究

批准号:41874144
批准年份:2018
负责人:刘洋
学科分类:D0408
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
3

偏微分方程有限差分新解法与并行计算

批准号:19171080
批准年份:1991
负责人:张宝琳
学科分类:A0502
资助金额:1.80
项目类别:面上项目
4

与反应扩散方程动力相容的高精度非标准有限差分方法

批准号:11701124
批准年份:2017
负责人:秦雯娣
学科分类:A0504
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目