多人工波速优化透射边界在谱元法地震波动模拟中的应用

作     者：邢浩洁 刘爱文 李小军 陈苏 傅磊 Xing Haojie;Liu Aiwen;Li Xiaojun;Chen Su;Fu Lei

作者机构：中国地震局地球物理研究所北京100081 北京工业大学城市建设学部北京100124 

出 版 物：《地震学报》 (Acta Seismologica Sinica)

年 卷 期：2022年第44卷第1期

页      面：26-39页

核心收录：

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

基　　金：国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项(2018YFE0109800) 国家自然科学基金(51778588,U1839202) 中国地震局地球物理研究所基本科研业务费专项(DQJB20X08,DQJB21Z10)共同资助 

主　　题：优化透射边界 多个人工波速 地震波动模拟 谱元法 完美匹配层边界 

摘      要：将作者最近发展的多人工波速优化透射边界(记为c_(aj)-MTF)应用于高精度谱元法的地震波动模拟中,并与经典的廖氏透射(MTF)边界、完美匹配层(PML)边界、黏弹性边界以及一阶旁轴近似边界进行了比较分析.结果显示:(1)c_(aj)-MTF边界与MTF边界在形式上非常接近,它继承了后者公式简单、易于实现、精度可控、计算量低以及通用性好的优点;(2)不同于传统MTF边界的单一人工波速参数配置,c_(aj)-MTF边界所具有的多个人工波速参数可以分别取为P波和S波波速,此时边界计算波速与介质物理波速相匹配,能够大幅度提高复杂波动情形下的边界精度;(3)c_(aj)-MTF边界的精度略低于PML边界,不过要明显优于MTF边界、黏弹性边界以及一阶旁轴近似边界;(4)c_(aj)-MTF边界相比于PML边界的优势在于形式简洁且普遍适用.本研究为谱元法的地震波动模拟提供了一种便捷、高效的人工边界条件(即吸收边界条件)实现方法.