基于PML边界条件的二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟

• 作者: 吕玉增 张智 王敏玲 王洪华 龚俊波
• 来源期刊: 地球物理学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 完全匹配层 二阶电磁波动方程 探地雷达 时域有限元
• 年，卷（期）: 2019,（5）
• 所属期刊栏目: 应用地球物理学
• 页码范围: 1929-1941
• 页数: 13页
• 分类号: P631
• 字数: 7198字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6038/cjg2019M0610

摘要

完全匹配层(PML)作为一种稳定高效的吸收边界条件,广泛应用于基于一阶电磁波动方程的探地雷达(GPR)数值模拟中.为解决基于二阶电磁波动方程的GPR数值模拟的吸收边界问题,本文借鉴二阶弹性波动方程的PML边界条件构建思想,提出了一种适合二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟的PML边界条件.从二阶电磁波动方程出发,基于复拉伸坐标变换,推导了PML算法的频域表达式;通过合理构造辅助微分方程,得到了PML算法的时域表达式,并以变分形式(弱形式)加载到GPR时域有限元方程中,实现了PML边界条件在二阶电磁波动方程GPR时域有限元模拟中的应用.在此基础上,对比了无边界条件、Sarma边界条件和PML边界条件下均匀模型的波场快照、单道波形、时域反射误差和能量衰减曲线,结果表明:PML边界条件的吸收效果要远优于Sarma边界条件,具有近似零反射系数.一个复杂介质模型的正演模拟验证了PML边界条件在非均匀地电结构中电磁波传播模拟的良好吸收效果.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	吕玉增	桂林理工大学地球科学学院	31	163	7.0	12.0
3	王洪华	桂林理工大学地球科学学院	16	21	3.0	3.0
9	王敏玲	桂林理工大学地球科学学院	17	18	3.0	3.0
13	龚俊波	桂林理工大学地球科学学院	6	6	1.0	2.0