高阶交错网格和PML吸收边界在横向各向同性介质地震波场模拟中的应用

来源：地震地质杂志2020年第3期北京时间：

作者：陈洁, 朱守彪

单位：中国地震局地壳应力研究所, 地壳动力学重点实验室, 北京 100085

摘要：完全匹配层吸收边界条件通常可以很好地吸收模型边界的地震反射波, 但对于横向各向同性介质的模拟效果欠佳, 且尚在发展阶段。 为此, 文中推导了横向各向同性介质中弹性动力学波动方程, 给出了施加完全匹配层(PML)吸收边界条件下时间域二阶、 空间域十阶精度的高阶交错网格的有限差分形式, 并分别建立了均匀的垂直向对称轴的横向各向同性介质(VTI介质)和倾斜向对称轴的横向各向同性介质(TTI介质)模型。 计算结果表明, 对于对称轴为任意角度的横向各向同性介质, 当PML边界层厚度达到一定的数值时, 可以很好地抑制人工边界所产生的地震波反射效应, 且PML的吸收效果不会被入射角与入射波频率影响。

关键词：完全匹配层,吸收边界条件,横向各向同性介质,高阶交错网格,有限差分,

基金资助：国家自然科学基金(41874060)、 国家重点研发计划项目(2017YFC1500104)和中国地震局地壳应力研究所基本科研业务专项(ZDJ2020-15)共同资助