В данном исследовании представлен метод, направленный на преодоление некоторых ограниче-ний стандартного трассирования Гауссовых пучков в средах с сильно контрастными границами слож-ной формы. Алгоритм основан на локальном сглаживании границ. Весами сглаживания являются сами Гауссовы пучки. Предлагаемой процедурой описываются их кинематика и динамика, качество которых сопоставимо с получаемым при использовании конечно-разностных методов высокой точности. Срав-нительный анализ полученных результатов выявил ряд преимуществ предлагаемого метода.Эффективное решение, Гауссовы пучки, негладкие границы
GAUSSIAN BEAM PROPAGATION THROUGH IRREGULAR INTERFACES M.I. ProtasovTrofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, Acad. Koptyug prosp., 3, Novosibirsk, 630090, Russia, In this study, a method to overcome some limitations of high-frequency beams propagation based on ray tracing in complex velocity models with irregular interfaces is presented and discussed. The method is based on local smoothing of the interface. The method captures the wave kinematics and dynamics that are comparable to finite-difference wave propagation with higher fidelity while staying within the ray-tracing framework, without requiring processing or alteration to the original model. In the paper comparison of the method with finitedifference wave propagation by numerical simulations is presented.
Effective solution, Gaussian beam, non-smooth interface
ВВЕДЕНИЕЛучевая теория имеет ограничения на применение в сложноустроенных средах (см. [Бабич, Болдырев, 1972; Ben-Menahem, Beydoun, 1986]). В частности, в гео логических средах, содержащих соляные интрузии сложной формы, проблемы возникают на высококон-трастных границах соляных тел, которые зачастую име-ют причудливую, сильно нерегулярную форму. С одной стороны, здесь возникает проблема неустойчивого численного решения для трассировки лучей, а с дру-гой -присутствуют фундаметальные ограничения лу-чевого метода, связанные с предположением о высоко-частотном характере рассматриваемых волновых про-цессов.Было несколько попыток получить решения для волн с ограниченным диапазоном частот, оставаясь при этом в рамках схемы трассирования лучей. Так, в работе B. Biondi [1992] для этих целей используется при ближение к уравнению Гельмгольца. При этом вво дится в рассмотрение медленность, зависящая от час тоты, с последующим применением стандартного лучевого трассирования. Основной недостаток данно-го подхода заключается в зависимости решения на низ-ких частотах от решения на высоких частотах. Еще один способ учесть частотную зависимость волн -это частотно-зависимое трассирование лучей. В [Foreman, 1987] предложен способ «извлечения» частотно-зави-симых лучей из решения уравнения Гельмгольца. Этот подход требует решения уравнения Гельмгольца, что связано с затратами вычислительных ресурсов, суще-ственно превышающими необходимые для обычного трассирования лучей. В [Lomax, 1994] представлен альтернативный подход частотно-зависимого трасси-рования лучей, основанный на сглаживании в пределах длины в...