CFS-PML在探地雷达FDTD法模拟中应用

来源：大连理工大学学报杂志2015年第6期北京时间：

作者：石明,冯德山,吴奇

摘要：探地雷达(GPR)数值模拟中，为了使截断边界处不产生人为的反射波，需要加载边界条件．目前常用的完全匹配层(PML)边界对隐失波、低频波、掠角波等不能很好地吸收．为此，在时域有限差分(FDTD)法中引入复频移卷积完全匹配层(CFS-PML)．从二维TM波的Maxwell方程组出发，阐述了CFS-PML边界条件的原理，推导了CFS-PML边界加载的离散差分公式，给出了CFS-PML边界条件的参数选取原则．应用均匀介质中GPR波场快照，对比了截断处没有加载边界条件、加载3种不同边界条件的边界处反射波的强弱，实例说明单轴各向异性完全匹配层(UPML)、CFS-PML边界条件具有较好的吸收效果．为了进一步对比UPML与CFS-PML的吸收效果，设置了双层介质狭长模型，通过波场快照与全局反射误差证明了CFS-PML对隐失波、低频波、掠角波的吸收较UPML效果更佳．

关键词：复频移卷积完全匹配层单轴各向异性完全匹配层时域有限差分法探地雷达正演模拟

基金资助：国家自然科学基金资助项目(41574116)；中南大学创新驱动项目(2015CX008)；教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-12-0551)；中南大学教师研究基金资助项目(2014JSJJ001)；中南大学升华育英人才计划湖湘青年科技创新创业平台培养对象项目共同资助.