交错网格任意阶导数有限差分格式及差分系数推导  被引量:18

Staggered Grid Finite Difference Scheme and Coefficients Deduction of Any Number of Derivatives

在线阅读下载全文

作  者:杨庆节[1] 刘财[1] 耿美霞[1] 冯晅[1] 郭智奇[1] 刘洋[1] 

机构地区:[1]吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026

出  处:《吉林大学学报(地球科学版)》2014年第1期375-385,共11页Journal of Jilin University:Earth Science Edition

基  金:国家自然科学基金项目(40974054;41174080);国家"973"计划项目(2009CB219301);油页岩勘探开发利用产学研用合作创新研究项目(OSP-02;OSR-02)

摘  要:交错网格有限差分算法以其高效、精确、实用等优点在地震波数值模拟中得到广泛应用。目前交错网格有限差分的精度已达到时间4阶、空间2 N阶;然而在求空间三次导数时,差分格式实际上并未达到所谓的2 N阶精度,而是采用了低阶的差分格式及差分系数,这样有利于提高大尺度空间正演时的计算效率;但从计算精度的角度考虑,有必要推导出准确的满足2 N阶精度的交错网格有限差分格式及差分系数,以得到更高精度的正演结果。笔者利用Taylor公式展开首次推导出了可导函数任意次导数的任意偶数阶精度的差分近似式及相应的差分系数,从而完善了常规高精度交错网格有限差分算法。采用新推导的交错网格有限差分格式得到的正演波形与解析解进行了对比,证明了新推导的差分格式的正确性,并与常规差分格式的正演波形进行了比较,结果显示,新推导出的交错网格有限差分格式模拟结果稳定性好,精度更高。Staggered grid finite difference algorithm is effective ,accurate and practical ,so it has wide application prospect and practical significance .So far ,the common high-order scheme of staggered grid finite difference algorithm is 4-order temporal and 2 N-order spatial accuracy .However , the FD scheme isn’t 2 N-order accuracy actually w hen computing second or third spatial derivative .T he authors deduce the FD scheme with 2 N-order accuracy and corresponding coefficients of any number of derivatives of functions which have any number of derivatives forthefirsttime .So we can consummate conventional high-order staggered grid finite difference algorithm .We make a simulation of seismic response with conventional FD scheme and the new FD scheme respectively ,and compared with analytic solution respectively .As a result ,the new FD scheme is more stabilized and more accurate .

关 键 词:交错网格 差分格式 差分系数 高精度 

分 类 号:P631.4[天文地球—地质矿产勘探]

 

参考文献:

正在载入数据...

 

二级参考文献:

正在载入数据...

 

耦合文献:

正在载入数据...

 

引证文献:

正在载入数据...

 

二级引证文献:

正在载入数据...

 

同被引文献:

正在载入数据...

 

相关期刊文献:

正在载入数据...

相关的主题
相关的作者对象
相关的机构对象