使用PML吸收边界的改进BISQ模型地震波场数值模拟

"BoundarytreatmentfornumericalsimulationofseismicwavesbasedonreformulatedBISQmodel" 是一篇关于地震波场数值模拟技术的文章，作者是周竹生和王红，发表于2012年中国有色金属学报第22卷第3期。文章主要探讨了在BISQ（Boussinesq-Isotropic-Symmetric-Quasi）模型的基础上，如何改进地震波场的数值模拟方法，尤其是如何处理边界问题以减少或消除虚假反射。 BISQ模型是一种常用于地质和地球物理研究的理论模型，它考虑了介质的各向同性和对称性，能够更好地描述地壳中的弹性波传播。在双相介质中，即包含两种不同物理性质物质的环境，BISQ模型能够提供更精确的波动行为描述。然而，当使用数值模拟方法时，人工边界通常会引起不必要的反射，导致模拟结果的不准确。 文章中提出了一种2×2N阶交错网格有限差分算法，这是数值模拟的一种常见技术，用于离散化连续的偏微分方程，如速度-应力运动方程。交错网格允许在时间和空间上更精细地控制波的传播，从而提高模拟精度。同时，为了进一步减少边界反射，作者构建了完全匹配层（Perfectly Matched Layer，PML）吸收边界条件。 PML是一种先进的边界处理技术，它模仿了无限域的边界，可以有效地吸收进入边界的波，防止反射回模拟区域，从而提供更真实的结果。文章详细讨论了PML条件的构建过程和有限差分算法的实现，这涉及到对PML参数的选择和优化，以确保最佳的吸收效果。 通过MATLAB编程，作者进行了实际的波场模拟，比较了添加PML吸收边界、常规指数衰减吸收边界以及没有添加吸收边界的三种情况。结果表明，PML吸收边界能显著地减少边界反射，提高模拟的准确性。这一发现对于地震波探测、地质结构分析等领域的应用具有重要意义。 关键词涵盖了改进BISQ模型、双相介质、有限差分法、交错网格和PML，表明文章的核心内容涉及这些领域。这篇论文属于工程技术类，可能对地球物理学、地质学以及相关工程领域的研究人员有很高的参考价值。 该研究工作在地震波场数值模拟方面提出了新的方法和技术，解决了边界处理中的关键问题，提高了模拟的可靠性和真实性，对于理解和应用地震波传播现象具有深远的影响。