弹性介质中瑞雷面波有限差分法正演模拟
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孔隙介质中面波有限差分模拟及应力镜像条件(英文)张煜;平萍;张双喜【期刊名称】《应用地球物理:英文版》【年(卷),期】2017(14)1【摘要】地震波沿自由表面传播P波和S波干涉会产生面波现象。
因此,地震波数值模拟中需要精确地处理自由表面边界以获取面波传播的数值解。
本文提出了一种基于动态孔弹性理论包含自由表面边界处理的时空域交错网格有限差分数值计算方法。
针对自由表面,推广弹性介质中的传统应力镜像自由边界处理方法,提出一种新的描述孔隙介质固体和流体自由边界特征适用于面波模拟的应力镜像法。
自由表面所在网格节点上的相应镜像的处理就能获得稳定精确的面波数值解。
数值模拟得到的第一类Rayleigh波的结果表明该算法在相应的弹性介质中一样的网格剖分下就可获得保证精度的稳定解。
数值模拟的例子反映了本文所述方法的有效性。
【总页数】12页(P105-114)【关键词】面波;孔隙弹性;有限差分;频散【作者】张煜;平萍;张双喜【作者单位】武汉大学测绘学院,湖北省武汉市430079;地球空间环境与大地测量教育部重点实验室,湖北省武汉市430079;武汉大学地球空间信息协同创新中心,湖北省武汉市430079;中国科学院测量与地球物理研究所,大地测量与地球动力学国家重点实验室,湖北省武汉市430077【正文语种】中文【中图分类】P【相关文献】1.弹性介质瑞雷面波交错网格有限差分法数值模拟 [J], 李洋森;孟凡顺2.不分裂卷积完全匹配层与旋转交错网格有限差分在孔隙弹性介质模拟中的应用[J], 张鲁新;符力耘;裴正林3.弹性介质中瑞雷面波有限差分法正演模拟 [J], 周竹生;刘喜亮;熊孝雨4.基于BISQ模型的各向同性孔隙介质弹性波三维交错网格高阶有限差分数值模拟[J], 李红星;刘财;陶春辉5.双相介质瑞雷面波有限差分正演模拟 [J], 张伟;甘伏平;刘伟;郑智杰因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
有限差分波动方程正演模拟中的吸收边界条件王开燕1,周妍1,刘丹1,郝菲2【摘要】在地震波传播的数值模拟过程中,在有限的区域内建立吸收边界条件是一个很重要的问题。
主要运用有限差分的方法对二维声波方程进行正演模拟,介绍并分析了利用有限差分的方法进行波动方程正演模拟过程中的几种吸收边界条件。
先通过理论阐述,然后通过建立均质模型和层状介质模型来研究不同吸收边界条件下的边界吸收效果,得到对应的波场快照和单炮记录,并加以比较。
通过实际验证得知当运用完全匹配层(PML)吸收边界条件时吸收效果最好,基本上不产生虚假反射。
【期刊名称】当代化工【年(卷),期】2014(000)005【总页数】4【关键词】关键词:有限差分法;正演模拟;吸收边界条件;二维声波方程;虚假反射模拟与计算地震数值模拟是地震勘探和地震学的重要基础,并已经在地震勘探和天然地震勘探中得到广泛的应用。
地震勘探过程中,我们只能得到地表和地下很少部分的数据,不可能得到波场的全部信息,只能通过波场正演模拟来获得波场的全部信息,从而全面地反映地震波在地下介质中的分布与传播情况。
地震数值模拟[1]是在已知地下介质结构情况下,研究地震波在地下各种介质中传播规律的一种地震模拟方法,其理论基础就是表征地震波在地下各种介质中传播的地震波传播理论。
本文主要采用有限差分的方法进行正演模拟[2],但实际地震波是在无限介质中传播的,由于受计算机内存和计算时间的限制,有限差分法只能得到有限数量网格点上的波场值,所有就必须截断计算空间并设置边界条件,得到有限的计算模型,所以边界吸收条件就非常重要,如果处理不好就会产生虚假反射,影响得到的结论。
近年来,国内外许多学者在吸收边界条件方面做了大量的工作,提出了各种边界条件[3-6]。
本文通过声波方程有限差分方法,验证不同吸收边界条件下的正演模拟效果,优选出效果好的吸收边界条件。
1 二维声波方程二阶精度有限差分算法二维声波波动方程的表达式为:其中:c—声波波速;u(x,z,t)—声波波场值;f(x,z,t)—震源项。
复杂介质地震波正演模拟方法及优化摘要本文旨在探讨复杂介质地震波正演模拟方法及其优化。
我们将介绍地震波正演模拟的基本原理,同时介绍目前常用的模拟方法,并针对复杂介质中的挑战提出了一些优化措施。
通过本文的学习,读者将能够更好地理解复杂介质中地震波的正演模拟,并了解如何优化模拟结果。
1.引言地震波正演模拟是地震学中的重要研究方法,通过模拟地震波在地下介质中的传播过程,可以帮助我们解决很多实际问题,如地震勘探、地震灾害预测等。
然而,由于地下介质的复杂性,正演模拟在复杂介质中存在着一些挑战,如速度模型不准确、界面反射等问题。
因此,本文将介绍一些常用的地震波正演模拟方法,并提出一些优化措施,以改善正演模拟结果的准确性和可靠性。
2.地震波正演模拟方法地震波正演模拟方法可以分为有限差分法(F DM)、有限元法(F EM)和谱元法(S EM)等。
下面将逐一介绍它们的基本原理和适用范围。
2.1有限差分法(FD M)有限差分法是一种常用的地震波正演模拟方法,它将介质离散化为网格,通过有限差分的方式,近似求解地震波动方程。
有限差分法简单易行,适用范围广,但在复杂介质中存在一些限制,如对较大的速度变化不敏感。
2.2有限元法(F E M)有限元法是一种基于变分原理的地震波正演模拟方法。
它将介质离散化为小单元,并利用插值函数表示波场的变化。
有限元法相对于有限差分法更加灵活,适用于处理复杂介质中的问题。
然而,有限元法的计算量较大,在大规模模拟中可能存在困难。
2.3谱元法(S E M)谱元法是一种将频率域方法与网格法相结合的地震波正演模拟方法。
它首先利用傅里叶变换将地震波动方程转换为频率域方程,然后在空间域上进行离散化求解。
谱元法具有较高的精度和稳定性,适用于处理复杂介质中的地震波传播问题。
3.优化方法为了改善复杂介质中地震波正演模拟的精度和可靠性,我们提出了以下优化方法:3.1速度模型优化在复杂介质中,速度模型的准确性对地震波正演模拟结果具有重要影响。
复杂介质中地震多次反射波快速正演模拟复杂介质中地震多次反射波快速正演是地震勘探中的重要技术之一,其主要目的是通过计算复杂地质结构下的地震波传播规律,从而推断地下岩层的物性和构造特征。
在实际勘探中,地震波正演模拟技术具有非常重要的应用价值,可以帮助地震科学家快速、准确地勘探地下地质构造,并为油气勘探、水资源勘探以及矿产资源开发提供重要的技术支持。
在复杂介质中,地震波会经历多次反射、折射和散射,并受到地下介质非均匀性、垂直速度梯度、下穿速度等多种因素的影响。
因此,在进行地震波正演模拟时,需要考虑以上因素的影响,建立相应的数学模型,并通过计算求解得到相应的地震波场数据。
地震波正演模拟的过程可以简单概括为:首先,根据勘探区域的地质结构和介质模型,确定模拟所需的各种参数,如介质密度、弹性模量、泊松比等;然后,建立数学模型,包括方程组及数值计算方法;最后,通过计算求解得到地震波的波形和波场分布,从而推断地下岩层的物性和构造特征。
在地震波正演模拟中,最常用的方法是有限差分法(finite difference method,FDM)。
该方法基于波动方程,使用差分近似表示波场中的各个参数,并通过迭代求解得到波场分布。
FDM方法在计算效率和计算精度方面均有很好的平衡,因此广泛应用于地震波正演模拟中。
除了FDM方法外,地震波正演模拟还常常采用有限元法、谱方法等其他数值计算方法,以便更好地反映复杂介质中地震波的传播规律。
同时,地震波正演模拟还需结合各类物理分析方法,如射线追踪、全波形反演等,以便更好地解释波场分布和岩层结构特征。
总之,复杂介质中地震多次反射波快速正演模拟是地震勘探中的重要技术之一,通过计算复杂地质结构下的地震波传播规律,为勘探工作提供了有力的技术支持。
在未来,随着数值计算方法和物理分析方法的不断发展,地震波正演模拟技术将得到更加广泛和深入的应用。
瑞雷面波勘探法的资料处理与解释徐元璋;高桥松【摘要】瑞雷波常称为面波.瑞雷面波勘探方法是一种新型的地球物理勘探方法,是近期发展起来的一种浅层工程地球物理新方法.瑞雷面波勘探法最基本的理论是其频散特性.当介质为半无限弹性介质时,在自由空间和弹性介质分界面上将会出现一种波,这就是瑞雷波.面波勘探法主要有稳态法和瞬态法,两种勘探方法的区别在于震源不同,前者是以一单频率的瑞雷波来获取速度曲线,而后者需要分析叠加在一起的瑞雷波.两种方法最后得到的结果相同,但实现的技术路径截然不同,表现出各自的特点.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2013(010)001【总页数】5页(P76-80)【关键词】瑞雷波;频散特性;稳态法【作者】徐元璋;高桥松【作者单位】长江大学地球物理与石油资源学院,湖北武汉430100;长江大学地球物理与石油资源学院,湖北武汉430100【正文语种】中文【中图分类】P631.41 引言瑞雷波常称为面波,它的大部分能量集中在自由表面附近的小区域内并沿界面传播。
瑞雷波是介质中纵波和横波耦合的结果,具有传播速度低、水平方向衰减小、抗干扰强等特点[1~3]。
瑞雷波勘探方法是一种新型的地球物理勘探方法,是近期发展起来的一种浅层工程地球物理新方法,由于该方法操作简单、探测速度快、能够一次获得与深度有关的地层面波速度参数的特点,因而在工程地质勘察和工程质量检测领域得到了广泛的应用[4,5]。
本文介绍了瞬态瑞雷波法的原理及其相应的数据处理和解释方法。
通过面波的频散曲线可对浅部地下岩层进行速度分层,并通过瑞雷波的速度转换为横波速度,分析岩土的性质及介质的变化,并且还可以调查地层中的软弱夹层、地下空洞等,与折射波相比,面波法反演地层具有其无可比拟的优点。
2 瑞雷面波勘探法的原理在一个均匀弹性半空间内,假设表面是自由界面,设其下均匀弹性介质的密度为ρ、弹性常数λ、μ,以xoy面为自由界面的表面,z轴轴无关垂直向下,建立直角坐标系,瑞雷面波在zox平面内传播,使这些扰动与y无关,既而简化为二维问题[6,7]。
瑞雷面波在弹性楔状体中的传播特性研究
陈伟;徐义贤;张煜
【期刊名称】《工程地球物理学报》
【年(卷),期】2009(006)002
【摘要】瑞雷面波在弹性楔状体中传播特性的研究,由于其涉及地形对面波传播的影响等,因而是一个长期受到地球物理学家关注的问题.瑞雷波在弹性楔状体中传播时,不仅与介质的性质有关,而且与楔状体的角度(地形起伏)有关.由于入射面波总是和体波耦合在一起,精确而完备的分析方法目前尚处于探索之中.本文着重对负地形进行了分析,以势函数表示波的传播,并使其交替地满足楔状体两侧界面的边界条件.通过模型正演分析,得到了不同楔状体角度与泊松比、透射能量的定量关系以及剩余场位移的极化曲线.正、负地形的数值计算结果,可以在实际应用中分析地形对瑞雷面波的影响时参考.
【总页数】7页(P143-149)
【作者】陈伟;徐义贤;张煜
【作者单位】中国地质大学,地球物理与空间信息学院,武汉,430074;中国地质大学,地球物理与空间信息学院,武汉,430074;中国地质大学,地质过程与矿产资源国家重点实验室,武汉,430074;中国地质大学,地球物理与空间信息学院,武汉,430074【正文语种】中文
【中图分类】P631.4
【相关文献】
1.起伏地形条件下瑞雷面波传播特性研究 [J], 李宏;杨心超;朱海波;张伟;曲寿利
2.裂缝介质中瑞雷面波传播的渐变非均匀交错网格数值模拟 [J], 熊章强;张大洲;肖柏勋;秦臻
3.弹性介质中瑞雷面波有限差分法正演模拟 [J], 周竹生;刘喜亮;熊孝雨
4.瞬态瑞雷面波法在勘探海堤抛石体中的应用 [J], 张家宝
5.垂直低速带中瑞雷面波传播特性研究 [J], 张大洲;杨东锣;熊章强;潘丽峰
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摘要:针对老旧电梯耗能巨大的问题,设计了一种基于PLC和微波红外双鉴探测器的电梯节能运行系统。
该系统在特定情况下可实现电梯的节能运行,降低了电梯能耗及机械器件的损耗,具有一定的实用价值。
关键词:PLC;双鉴探测器;电梯;节能系统0 引言电梯为人们的工作和生活带来了极大的便利,但是电梯能耗巨大,是高层建筑耗能较大的设备之一,特别是一些老旧电梯,功能简单,经常造成电梯不必要的停留开门,给电梯带来损耗,使电梯过早老化,造成不必要的经济损失,同时电梯高负荷运行也会引发一些安全事故。
据业内人士估算,目前全国范围内使用15年以上的老旧电梯数量超过10万台。
老旧电梯的维修、更新费用动辄达上万元甚至数十万元。
本文以四层电梯控制模型为对象,在电梯运行轿厢系统中加装了微波红外复合(双鉴)探测器,结合PLC控制系统,提出了一种针对某种特定情况下的电梯节能运行方案。
该方案改造方便,成本低廉,系统运行便捷,具有一定的推广实用价值。
1 PLC和微波红外双鉴探测器在电梯节能系统中的应用设计思路本文所指的某种特定情况是:(1)在电梯乘客中,有人错误按下了需要达到的层数按键,例如乘客本来要去第7层,但错误按下了17层的按键,无法取消,第17层及以上楼层没有乘客需要乘坐电梯,此时电梯至少要向上空运行7层的距离,然后在第17层停留开门,这种情况造成了电梯能耗的增加及机械器件的损耗。
(2)人在电梯内部呼叫按钮操作后离开,造成电梯在无负载情况下空运行,导致电梯运行效率低,同时浪费大量电力资源。
1.1 四层电梯模型简介本次采用的电梯模型是由直流电机、轿厢、内选控制器、轿厢门、楼层选向器、导轨、控制器、底座等组成,其结构如图1所示。
本装置电源为交流220V、50Hz。
面板上的输入信号端子有内选按钮信号、外选按钮信号、平层、限位信号、厢门限位信号及公共端I等共计24个,控制时应分别与PLC主机输入端连接,公共端I与主机输入COM点连接。
面板上的输出信号端子有外呼指示灯、轿厢上升下降控制、内选指示灯、厢门开关控制、公共端II等共计18个,控制时应分别与PLC主机输出端连接,公共端II与主机输出COM连接。