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A new implementation of convolutional PML for second-order elastic wave equation

完全匹配层 波动方程 卷积(计算机科学) 边值问题 数学分析 功能(生物学) 数学 计算机科学 物理 人工神经网络 进化生物学 生物 机器学习
作者
Xiuzheng Fang,Di Wu,Fenglin Niu,Gang Yao
出处
期刊:Exploration Geophysics [Taylor & Francis]
卷期号:53 (5): 501-516 被引量:3
标识
DOI:10.1080/08123985.2021.1993441
摘要

The perfectly matched layer (PML) boundary condition has been widely used as a very effective absorbing boundary condition for seismic wavefield simulations. Convolutional PML (CPML) achieved by using a complex frequency-shifted stretch function was the latest development to further improve PML’s absorption performance for near-grazing angle incident waves as well as for low-frequency incident waves. However, the mathematical theory of the PML method is derived from the first-order equation, all PML implementations of second-order equations are to introduce auxiliary equations or variables to rewrite original PML equations, which will complicate the implementation. In this article, we propose a simple and efficient CPML implementation method for the second-order elastic wave equation, which directly simulates the second-order CPML equation. The main advantage of this method is that there is no need to introduce auxiliary variables or auxiliary equations to convert the second-order PML equation from the complex coordinate space to the real axis. Compared with the conventional CPML method for the second-order elastic wave equation, it introduces only eight convolution variables. We demonstrate the validity and absorption performance through extensive numerical experiments.
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