正演作為反演的基礎,一直是計算數(shù)學和地球科學工作者的重點研究對象。每一個地球科學研究人員都希望可以在盡可能符合實際地層復雜度的條件下,使用一種準確、高效、低頻散的正演算法進行數(shù)值模擬。本文同樣帶著這樣的期望,對三維粘彈性介質中的地震波傳播進行了研究。我們將ONADM方法擴展到了粘彈性介質中,在此基礎上,綜合利用非線性最優(yōu)化理論、Fourier分析方法和Monte-Carlo方法,研究了 ONADM方法的穩(wěn)定性、頻散關系等理論性質。研究表明,ONADM方法較中心差分(FD)方法、LWC方法和SG方法能更好地壓制數(shù)值頻散,這意味著ONADM方法在一個波長內需要的網格點更少,即ONADM方法能在較大的空間步長條件下有效壓制數(shù)值頻散,計算存儲量更小,計算效率更高;本文提出了并行化ONADM方法,采用并行計算解決了普通計算機無法承受大規(guī)模三維正演問題所需計算資源的問題。針對本文給出的數(shù)值算例,我們通過對加速比和并行效率的分析發(fā)現(xiàn)ONADM方法的加速比和并行效率大約是SG方法的1.8倍;數(shù)值算例表明:(1)在粘彈性介質中,使用ONADM方法基于不同的速度模型進行數(shù)值模擬,得到的波場快照清晰、無頻散...

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景和研究意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 粘彈性介質的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 數(shù)值模擬技術研究現(xiàn)狀
        1.2.3 高性能計算
    1.3 本文的安排
第2章 粘彈性介質理論
    2.1 粘彈性介質基本性質
    2.2 粘彈性介質基本模型
    2.3 粘彈性波動方程的建立
    2.4 本章小結
第3章 粘滯聲波方程的SG和ONADM格式
    3.1 交錯網格方法
        3.1.1 時間上的2M階泰勒展開
        3.1.2 空間上的2N階泰勒展開
        3.1.3 交錯網格離散格式
    3.2 近似解析離散化
        3.2.1 最優(yōu)近似解析離散化方法
        3.2.2 穩(wěn)定性分析
        3.2.3 頻散關系分析
    3.3 本章小結
第4章 并行的最優(yōu)近似解析離散化方法
    4.1 并行計算簡介
        4.1.1 并行計算體系
        4.1.2 并行程序設計
        4.1.3 并行語言
    4.2 MPI并行實現(xiàn)
        4.2.1 MPI定義
        4.2.2 MPI編程實現(xiàn)
    4.3 并行計算機性能測評
        4.3.1 加速比分析
        4.3.2 并行效率分析
        4.3.3 可擴張性
    4.4 本章小結
第5章 各向同性介質中的粘滯聲波波場數(shù)值模擬
    5.1 模型1
    5.2 模型2
    5.3 模型3
    5.4 模型4
    5.5 本章小節(jié)
第6章 總結和下一步工作
    6.1 論文總結
    6.2 下一步工作
致謝
參考文獻
附錄
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果



本文編號：3848576