[发明专利]一种高温介质地震波传播模拟方法

权利要求书

1.一种高温介质地震波传播模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S10、利用边界元法将热弹性波动方程转化为边界元形式方程；

步骤S20、利用边界元形式方程求得地震波在均匀岩石物理模型区域的边界的应力值和位移值；

步骤S30、将所述边界的应力值和位移值代入边界元形式方程求得地震波在均匀岩石物理模型内区域的应力值和位移值；

步骤S40、根据均匀岩石物理模型区域的边界和内区域的全部应力值和位移值确定地震波的波形记录；

其中，所述步骤S10具体包括以下步骤：

步骤S101、将热弹性波动方程写成频率域形式并转化为二维的情形如下：

公式(1)中，

其中，Δ代表拉普拉斯算子，i为虚数单位，λ和μ代表拉梅常数，u代表质点的位移，u_x代表质点在x方向的位移，u_z代表质点在z方向的位移，γ代表应力的热力系数，θ代表介质的相对温度，ρ代表介质的密度，ω代表角频率，X_x和X_z分别代表x方向和z方向的体力，κ代表热扩散系数，Q代表内热源，k代表导热系数，T₀代表介质的初始温度，T代表介质的实时温度，α_t代表热膨胀系数，η为中间变量，c₃为单位初始体积常应变比热；

步骤S102、将上述热弹性波动方程转化为如下边界元形式方程：

公式(2)中，Σ^*和V^*是热弹性波动方程的应力基本解和位移的基本解，u和p是待求的位移值和应力值，i和j为第i个或者第j个离散单元，N为离散的总单元数，Γ为离散单元的边界；

其中，所述步骤S20进一步包括：

步骤S201、给出均匀岩石物理模型参数、观测系统中各检波点及各炮点的位置坐标、边界元法网格单元的各个控制点坐标及区域的划分、震源子波的信息以及均匀岩石物理模型区域边界；

步骤S202、将步骤S201中给出的所有信息代入边界元形式方程中，求得地震波在均匀岩石物理模型区域的边界的应力值和位移值。

2.根据权利要求1所述的高温介质地震波传播模拟方法，其特征在于，在步骤S202之前，还包括以下步骤：

利用傅里叶变换将时间域的热弹性波动方程转化为频率域的热弹性波动方程，以便在频率域进行边界元形式方程的计算。

3.根据权利要求2所述的高温介质地震波传播模拟方法，其特征在于，所述步骤S202进一步包括：

步骤S2021、利用形函数对所述均匀岩石物理模型的边界进行离散，计算离散点坐标，同时离散外边界吸收层数；

步骤S2022、利用贝塞尔函数计算所述边界元形式方程的积分核函数，得出第一边界矩阵系数；

步骤S2023、利用ASSEM函数对内边界和外边界进行处理，即将所述第一边界矩阵系数进行组装；

步骤S2024、采用无限元方法进行人工截断边界处理得出第二边界矩阵系数，并将所述第二边界矩阵系数组合到所述第一边界矩阵系数中；

步骤S2025、利用块状高斯消元法对代入步骤S2024中组合后的第一边界矩阵系数的边界元形式方程进行求解，得出地震波在均匀岩石物理模型区域的边界的应力值和位移值。

4.根据权利要求3所述的高温介质地震波传播模拟方法，其特征在于，所述步骤S30进一步包括：

步骤S301、将地震波在均匀岩石物理模型区域的边界的应力值和位移值代入边界元形式方程；

步骤S302、利用贝塞尔函数计算上述边界元形式方程的积分核函数，得出第三边界矩阵系数；

步骤S303、利用块状高斯消元法对代入第三边界矩阵系数的边界元形式方程进行求解，得出地震波在均匀岩石物理模型的内区域的应力值和位移值。