有限差分法在地震波场模拟中的应用与验证

本篇毕业设计论文主要探讨了地震波场数值模拟在现代地质工程中的重要应用，特别是在地震勘探、各向异性介质特性研究、强地面振动预测、全波形反演以及理论地震图合成等领域。有限差分法作为经典且计算效率高的方法，在此研究中被广泛应用。 论文首先介绍了地震波场数值模拟的多种技术手段，重点聚焦于有限差分法，特别是交错网格、辅助网格和旋转交错网格的运用。这些网格技术有助于处理衰减边界和PML边界问题，使得模拟更加精确。对于地震源的模拟，包括单点力源、膨胀力源和剪切源，这些不同的源模型提供了更全面的地震波动态模拟。 接下来，论文深入比较了VTI介质（各向异性介质）的时间二阶精度和四阶精度模拟，展示了高阶有限差分方法的优势。作者通过编程实现对各种复杂介质类型的波场模拟，如各向同性粘弹介质、粘弹HTI介质和粘弹TTI介质，旨在验证这些方法的有效性和准确性。为了确保理论与实践的一致性，论文还对模拟结果与解析解或前人研究成果进行了对比分析。 论文的核心部分，作者利用交错网格、辅助网格和旋转交错网格对双层VTI介质和双层粘弹性TTI介质进行了详细的地震波场模拟，并生成了相应的地震波快照和理论地震图。这种对比分析提供了对不同网格策略性能的实际评估，有助于优化地震波场模拟的精度和效率。 关键词揭示了研究的核心概念，如VTI介质、粘弹性介质、二维三分量以及高阶有限差分技术，这些都是论文的关键技术基础和研究焦点。这篇毕业设计论文深入研究了地震波场数值模拟技术，并通过实际案例验证了其在复杂地质条件下的适用性，为地震学和地球物理学领域的研究提供了有价值的新方法和工具。