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基于UPML边界条件的交替方向隐式有限差分法GPR全波场数值模拟

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  • Release time:2020-08-09

  • DOI number:10.3969/j.issn.0001-5733.2010.10.022

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

  • Teaching and Research Group:中南大学应用地球物理系

  • Journal:地球物理学报

  • Place of Publication:中国

  • Funded by:40804027;41074085;200805331082;09J3084;2008TP4013-2

  • Key Words:探地雷达; 交替方向隐式有限差分法; 单轴各向异性完全匹配层; 数值模拟

  • Abstract:交替方向隐式差分(ADI FDTD)法突破了Courand-Friedrich-Levy(CFL)条件的约束,具有无条件稳定的特点;而单轴各向异性完全匹配层(UPML)边界条件具有宽频带吸收特性,不需要对电场和磁场进行分裂,迭代公式简单,便于编程的特点.综合两者优势,本文提出了基于UPML边界条件的ADI-FDTD探地雷达数值模拟算法,通过对3个二维Maxwell方程进行离散化,推导了GPR波的ADI-FDTD及其UPML边界条件的两个子时间步的迭代差分公式,并分别给出了详细计算步骤.在此基础上,开发了相应的模拟程序,应用该程序对两个GPR模型进行了正演模拟,得到了两个正演模型的wiggle图、扫描图与全波场快照.通过分析这些雷达剖面图与波场快照,可以了解雷达波形在空间中的传播过程及变化规律,有助于雷达资料更可靠、更准确的解释.模拟结果表明,基于UPML边界条件的ADI-FDTD算法可取较大的时间步长,消除了截断边界处的强反射,能对简单与复杂GPR模型进行快速、高效模拟.

  • Co-author:戴前伟, 陈承申

  • First Author:冯德山

  • Indexed by:Applied Research

  • Document Code:DOI:10.3969/j.issn.0001-5733.2010.10.022

  • Discipline:地质资源与地质工程

  • Document Type:J

  • Volume:53

  • Issue:10

  • Page Number:2484-2496

  • ISSN No.:0001-5733

  • Translation or Not:no

  • CN No.:11-2074/P

  • Date of Publication:2010-10-15

  • Included Journals:SCI


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