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探地雷达FDTD数值模拟中不分裂卷积完全匹配层对倏逝波的吸收效果研究

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  • Release time:2019-11-22

  • Impact Factor:0.829

  • DOI number:10.6038/cjg20161232

  • Affiliation of Author(s):中南大学地球科学与信息物理学院

  • Teaching and Research Group:应用地球物理系

  • Journal:地球物理学报

  • Place of Publication:中国

  • Funded by:41574116，2015CX008，NCET-12-0551，2014JSJJ001

  • Key Words:探地雷达；不分裂卷积完全匹配层；单轴各向异性完全匹配层；倏逝波；时域有限差分法

  • Abstract:介绍了CPML边界条件的原理，推导了CPML的GPR正演FDTD差分公式，对比分析了Berenger PML、UPML、CPML三种PML对倏逝波的吸收性能.开展了PML边界中关键参数κ和α的选取实验，确定了参数的取值范围与选取原则.然后，以二维TM波为例，研究了倏逝波产生的机理，分析了决定逝波性吸收性能的影响因素.均匀介质的波场快照、检测点的反射误差及全局反射误差对比，说明了3种边界条件对传输波都具有较好的吸收能力，而对低频倏逝波的吸收表现迥异，其中CPML因为引入了参数α，对倏逝波的吸收效果最佳，但离散化造成的全域误差也最大.最后，应用加载UPML和CPML边界条件的FDTD程序，开展了GPR二维剖面法、宽角法矩状地电模型及三维复杂模型的正演，展示了倏逝波反射对雷达正演剖面及波场快照的影响.进一步对比了UPML与CPML对倏逝波的吸收表现优劣，结果显示，CPML可有效减少边界反射误差，并能取得满意的精度，综合考虑对倏逝波的吸收、全域误差、编程难易程度等因素，在GPR正演中推荐使用CPML.

  • Co-author:杨良勇, 王珣

  • First Author:冯德山

  • Indexed by:Applied Research

  • Document Code:DOI：10.6038/cjg20161232

  • Discipline:地质资源与地质工程

  • Document Type:J

  • Volume:59

  • Issue:12

  • Page Number:4733-4746

  • ISSN No.:0001-5733

  • Translation or Not:no

  • Date of Publication:2016-12-05

  • Included Journals:SCI

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