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基于MPI+OpenMP的三维声波方程正演模拟 被引量:5
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作者 宋鹏 解闯 +3 位作者 李金山 谭军 刘伟 谭惠文 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期97-102,129,共7页
针对三维声波方程数值模拟的大计算量和大内存消耗问题,研究并实现了基于MPI+OpenMP的三维声波方程数值模拟并行算法,在PC-Cluster的计算节点间采用基于MPI的按炮分任务的多进程并行模式,在计算节点内采用基于OpenMP的按空间分任务的多... 针对三维声波方程数值模拟的大计算量和大内存消耗问题,研究并实现了基于MPI+OpenMP的三维声波方程数值模拟并行算法,在PC-Cluster的计算节点间采用基于MPI的按炮分任务的多进程并行模式,在计算节点内采用基于OpenMP的按空间分任务的多线程并行模式,以有效地利用计算和存储资源。3D-Overthrust模型的实验结果显示,基于MPI+OpenMP的三维声波方程数值模拟并行算法的计算效率与基于MPI的按炮分任务并行计算模式相当,但其内存消耗远远低于后者,其更适合于基于大模型或实际模型的三维模拟。 展开更多
关键词 三维声波方程 正演模拟 并行计算 MPI+OPENMP
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基于非规则双重网格的三维声波方程模拟 被引量:2
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作者 孙辉 张剑锋 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3534-3544,共11页
三维声波方程相比二维声波方程能够更好的模拟三维空间的地震波传播,模拟标量近似下的弹性波在三维复杂介质的传播过程.基于非规则网格的正演模拟方法的格子法可以处理很好的刻画起伏地表、速度间断面等复杂构造,但是这类方法需要大量... 三维声波方程相比二维声波方程能够更好的模拟三维空间的地震波传播,模拟标量近似下的弹性波在三维复杂介质的传播过程.基于非规则网格的正演模拟方法的格子法可以处理很好的刻画起伏地表、速度间断面等复杂构造,但是这类方法需要大量的几何描述来描述网格.本文提出了三维六面体双重网格的格子法来模拟声波方程,一方面该方法继承了格子法能够灵活处理自由表面和速度间断面的特性.另一方面,该方法通过双重网格的实现极大的减少了几何描述文件的大小,可以最大的实现GPU加速,实现粗粒度并行,在节省了几何描述空间的同时达到了很高的加速比. 展开更多
关键词 双重网格 格子法 三维声波方程 正演模拟
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三维声波方程正演多级异构并行算法设计与实现 被引量:4
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作者 何香 周明忠 刘鑫 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2014年第1期264-267,共4页
在石油勘探过程中,地震波正演为反演方法提供理论基础及理论数据,能测试反演方法的有效性,在整个反射地震学中占有很重要的地位。通过对三维声波方程正演算法的分析,结合某众核平台的特性,完成了该算法两级MPI并行+众核级并行的设计,并... 在石油勘探过程中,地震波正演为反演方法提供理论基础及理论数据,能测试反演方法的有效性,在整个反射地震学中占有很重要的地位。通过对三维声波方程正演算法的分析,结合某众核平台的特性,完成了该算法两级MPI并行+众核级并行的设计,并进行了相关优化。实验结果表明,三维声波方程正演多级异构并行算法在该平台具有较好的众核并行加速效果和良好的MPI扩展性能。 展开更多
关键词 三维声波方程 多级异构并行优化
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一种优化的频率域三维声波有限差分模拟方法 被引量:8
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作者 范娜 成景旺 +3 位作者 秦雷 赵连锋 谢小碧 姚振兴 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期1095-1108,共14页
为提高频率域有限差分(FD,finite-difference)正演模拟技术的计算精度和效率,基于旋转坐标系统的优化差分格式被广泛应用,但是只应用于正方形网格的情况.基于平均导数法(ADM)的优化差分格式,应用于正方形和长方形网格模拟.这些频率域有... 为提高频率域有限差分(FD,finite-difference)正演模拟技术的计算精度和效率,基于旋转坐标系统的优化差分格式被广泛应用,但是只应用于正方形网格的情况.基于平均导数法(ADM)的优化差分格式,应用于正方形和长方形网格模拟.这些频率域有限差分算子,各自具有不同的差分格式和对应的优化系数求解表达式.本文基于三维声波方程发展了一种新的优化方法,只要给定FD模板形式,可直接构造频散方程,求取FD模板上各节点的优化系数.此方法的优点在于频率域FD算子的优化系数对应各个节点,可扩展优化其他格式.运用此优化方法,计算得到了不同空间采样间距比情况下27点和7点格式的优化系数.数值实验表明,优化27点格式与ADM 27点格式具有相同的精度,优化7点格式比经典的7点格式具有更小的数值频散. 展开更多
关键词 三维声波方程 频率域 有限差分 优化系数
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鄂尔多斯盆地黄土塬区地震波场数值模拟及传播规律
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作者 韩令贺 胡自多 +3 位作者 狄帮让 徐中华 刘威 李翔 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期504-513,共10页
为研究鄂尔多斯盆地黄土塬区地震波的传播规律和噪声的产生机理,根据庆城北三维工区实际地表高程和速度结构,建立准确反映黄土塬区近地表结构的三维数字模型(速度和品质因子Q),以基于Q显式表达的黏滞声波方程为基础,采用坐标变换法实现... 为研究鄂尔多斯盆地黄土塬区地震波的传播规律和噪声的产生机理,根据庆城北三维工区实际地表高程和速度结构,建立准确反映黄土塬区近地表结构的三维数字模型(速度和品质因子Q),以基于Q显式表达的黏滞声波方程为基础,采用坐标变换法实现起伏地表条件下的三维黏滞声波方程数值模拟。该方法可以将复杂近地表引起的近炮点强能量噪声和强衰减效应较客观地模拟出来,模拟结果与实际资料的吻合度较高。通过不同复杂程度模型的三维数值模拟和波场分析,厘清了黄土塬区地震资料近炮点强能量噪声和多次反射、多次折射的产生机理,并结合实际资料分析了黄土塬区不同位置(塬、梁、坡、沟)及不同炮点深度的波场特征差异,认为:沟中激发时,近炮点强能量噪声较弱,资料品质相对较好;随着炮点深度增大,信号的高频端成分逐步增加;黄土塬地区野外地震采集时,应避免在干黄土层中激发,尽可能选择胶泥层或更深层激发。波场分析结论对黄土塬区实际资料采集和处理具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 黄土塬 三维黏滞声波方程 数值模拟 品质因子 波场传播规律
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基于多尺度迭代求解三维频率-空间域声波方程的全波形速度反演研究-理论模型 被引量:2
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作者 廖建平 刘和秀 +4 位作者 郑桂娟 戴世鑫 彭叶辉 杨天春 王齐仁 《地球物理学进展》 CSCD 北大核心 2014年第1期204-208,共5页
使用广义最小残量方法迭代求解三维频率-空间域声波方程,反演时使用多尺度、多重网格的策略,探讨了如何快速实现高分辨率的三维频率-空间域迭代法声波全波形速度反演.通过对理论模型进行三维频率-空间域迭代法声波全波形反演数值试验,... 使用广义最小残量方法迭代求解三维频率-空间域声波方程,反演时使用多尺度、多重网格的策略,探讨了如何快速实现高分辨率的三维频率-空间域迭代法声波全波形速度反演.通过对理论模型进行三维频率-空间域迭代法声波全波形反演数值试验,证实该方法的计算速度快、计算效率高,反演所得速度的分辨率高.从而为基于多尺度迭代求解三维频率-空间域声波方程的全波形速度反演成像打下方法基础. 展开更多
关键词 多尺度 频率-空间域 迭代法 三维声波方程 全波形 速度反演
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井间地震波形反演与应用 被引量:6
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作者 吴永栓 曹辉 +2 位作者 陈国金 王立华 唐金良 《勘探地球物理进展》 2006年第5期337-340,共4页
从频率域三维声波方程出发,结合井间观测中的三维点源二维介质的特殊性,提出了2.5维井间波形反演方法。设计了2个数学模型,对方法的有效性进行了验证,说明所开发的波形反演算法是正确可靠的。通过对胜利油田的一对井间实际资料的处理,... 从频率域三维声波方程出发,结合井间观测中的三维点源二维介质的特殊性,提出了2.5维井间波形反演方法。设计了2个数学模型,对方法的有效性进行了验证,说明所开发的波形反演算法是正确可靠的。通过对胜利油田的一对井间实际资料的处理,得到了较好的波形反演结果,表明该方法能够用于揭示井间的微小构造,这对于油气的后续开发具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 三维声波方程 井间观测 2.5维波形反演 层析成像
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交错网格有限差分正演模拟的联合吸收边界 被引量:7
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作者 胡建林 宋维琪 +2 位作者 张建坤 邢文军 徐文会 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期914-920,共7页
三维声波方程交错网格有限差分正演模拟中的边界问题一直是热点问题。完全匹配层吸收边界(PML)具有较强且稳定的吸收效果,但必须具有一定的边界厚度才能吸收干净,这就增大了三维正演模拟的模型空间,即增加了运算量;Higdon边界能消除任... 三维声波方程交错网格有限差分正演模拟中的边界问题一直是热点问题。完全匹配层吸收边界(PML)具有较强且稳定的吸收效果,但必须具有一定的边界厚度才能吸收干净,这就增大了三维正演模拟的模型空间,即增加了运算量;Higdon边界能消除任意角度入射波的边界反射,也具有较强稳定性,但该高阶吸收边界离散化后过于复杂,而低阶时吸收效果不如PML边界。因此,基于对PML吸收层中的平面波传播规律的研究,重新推导PML最外层的Higdon吸收边界条件,得到含PML吸收系数的新的Higdon吸收边界条件。联合吸收边界不仅可使用较小厚度(相对于单纯PML边界)的PML层对分量进行衰减,而且在PML边界外层,能应用新推导的Higdon吸收边界条件对反射波进行匹配吸收。在相同吸收效果下,联合吸收边界大幅度降低了PML厚度,减小了运算量,得到精确的模拟结果。 展开更多
关键词 三维声波方程 交错网格有限差分 正演 PML边界 Higdon边界 联合吸收边界
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Three-dimensional acoustic wave equation modeling based on the optimal finite-difference scheme 被引量:4
9
作者 蔡晓慧 刘洋 +4 位作者 任志明 王建民 陈志德 陈可洋 王成 《Applied Geophysics》 SCIE CSCD 2015年第3期409-420,469,共13页
Generally, FD coefficients can be obtained by using Taylor series expansion (TE) or optimization methods to minimize the dispersion error. However, the TE-based FD method only achieves high modeling precision over a... Generally, FD coefficients can be obtained by using Taylor series expansion (TE) or optimization methods to minimize the dispersion error. However, the TE-based FD method only achieves high modeling precision over a limited range of wavenumbers, and produces large numerical dispersion beyond this range. The optimal FD scheme based on least squares (LS) can guarantee high precision over a larger range of wavenumbers and obtain the best optimization solution at small computational cost. We extend the LS-based optimal FD scheme from two-dimensional (2D) forward modeling to three-dimensional (3D) and develop a 3D acoustic optimal FD method with high efficiency, wide range of high accuracy and adaptability to parallel computing. Dispersion analysis and forward modeling demonstrate that the developed FD method suppresses numerical dispersion. Finally, we use the developed FD method to source wavefield extrapolation and receiver wavefield extrapolation in 3D RTM. To decrease the computation time and storage requirements, the 3D RTM is implemented by combining the efficient boundary storage with checkpointing strategies on GPU. 3D RTM imaging results suggest that the 3D optimal FD method has higher precision than conventional methods. 展开更多
关键词 3D acoustic wave equation optimal finite-difference forward modeling reversetime migration
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3-D acoustic wave equation forward modeling with topography 被引量:6
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作者 Wang Xiangchun Liu Xuewei 《Applied Geophysics》 SCIE CSCD 2007年第1期8-15,共8页
In order to model the seismic wave field with surface topography, we present a method of transforming curved grids into rectangular grids in two different coordinate systems. Then the 3D wave equation in the transform... In order to model the seismic wave field with surface topography, we present a method of transforming curved grids into rectangular grids in two different coordinate systems. Then the 3D wave equation in the transformed coordinate system is derived. The wave field is modeled using the finite-difference method in the transformed coordinate system. The model calculation shows that this method is able to model the seismic wave field with fluctuating surface topography and achieve good results. Finally, the energy curves of the direct and reflected waves are analyzed to show that surface topography has a great influence on the seismic wave's dynamic properties. 展开更多
关键词 acoustic wave equation surface topography FINITE-DIFFERENCE numerical modeling.
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