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Numerical modeling of seismic wavefields in transversely isotropic media with a compact staggered-grid finite difference scheme

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Applied Geophysics 2009年第1期6卷 42-49,103页

作者：杜启振李宾侯波中国石油大学(华东)地球资源与信息学院山东东营257061 中国石油大学(北京)中国石油天然气集团公司物探重点实验室北京昌平102200

To deal with the numerical dispersion problem, by combining the staggeredgrid technology with the compact finite difference scheme, we derive a compact staggered- grid finite difference scheme from the first-order velocity-stress wave equations for the transversely isotropic media. Comparing the principal truncation error terms of the compact staggered-grid finite difference scheme, the staggered-grid finite difference scheme, and the compact finite difference scheme, we analyze the approximation accuracy of these three schemes using Fourier analysis. Finally, seismic wave numerical simulation in transversely isotropic （VTI） media is performed using the three schemes. The results indicate that the compact staggered-grid finite difference scheme has the smallest truncation error, the highest accuracy, and the weakest numerical dispersion among the three schemes. In summary, the numerical modeling shows the validity of the compact staggered-grid finite difference scheme.

关键词： transversely isotropic medium compact staggered-grid the first-order velocitystress wave equations numerical dispersion wave field simulation

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Numerical simulation of seismic wavefields in TTI media using the rotated staggered-grid compact finite-difference scheme

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Earthquake Science 2018年第2期31卷 75-82页

作者： Bing Bai Bingshou He Kairui Li Huaigu Tang Jiajia Yang College of Marine Geo-sciences Ocean University of China Qingdao 266100 China Evaluation and Detection Technology Laboratory of Marine Mineral Resources Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology Qingdao 266071 China Key Laboratory of Submarine Geoscience and Prospecting Techniques Ministry of Education Qingdao 266100 China Qingdao Institute of Marine Geology China Geological Survey Qingdao 266071 China

Numerical simulation in transverse isotropic media with tilted symmetry axis（TTI） using the standard staggered-grid finite-difference scheme（SSG）results in errors caused by averaging or interpolation. In order to eliminate the errors, a method of rotated staggered-grid finite-difference scheme（RSG） is proposed. However, the RSG brings serious numerical dispersion. The compact staggered-grid finite-difference scheme（CSG） is an implicit difference scheme, which use fewer grid points to suppress dispersion more effectively than the SSG. This paper combines the CSG with the RSG to derive a rotated staggered-grid compact finite-difference scheme（RSGC）. The numerical experiments indicate that the RSGC has weaker numerical dispersion and better accuracy than the RSG.

关键词： TTI media rotated staggered-grid compact staggered-grid finite-difference

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