MATLAB有限差分法实现粘滞地震波数值模拟系统

资 源 简 介

本项目采用有限差分法（FDM）在MATLAB中高效求解粘滞地震波方程，可模拟复杂地质结构中地震波的传播、衰减及反射透射效应，为地震学研究提供精确的数值分析工具。

详 情 说 明

基于有限差分法的粘滞地震波数值模拟系统

项目介绍

本项目是一个针对粘滞介质中地震波传播进行数值模拟的专用系统。通过有限差分法（FDM）实现了考虑介质粘滞性的地震波方程数值求解，能够模拟地震波在复杂地质结构中的传播过程，包括波形演化、能量衰减、反射和透射等物理现象。系统支持二维和三维模拟，为地震学研究、工程勘探和教育教学提供有效的数值实验工具。

功能特性

• 粘滞介质模拟：采用标准线性固体模型等本构关系，准确模拟介质粘滞性对波传播的影响
• 灵活的参数配置：支持自定义速度场、密度场、粘滞系数场等模型参数
• 多种震源类型：提供点源、面源等不同震源模型，可设置主频、持续时间和空间位置
• 高级边界处理：集成PML等吸收边界条件技术，有效抑制边界反射
• 全面的输出可视化：生成波场快照、地震记录、能量衰减分析等多种结果
• 稳定性保障：自动进行稳定性条件检查和数值误差评估

使用方法

1. 准备输入文件：

- 配置模型参数文件（速度场、密度场、粘滞系数场） - 设置震源参数（类型、频率、位置等） - 定义模拟配置（时间步长、网格尺寸、边界条件等） - 布置接收器位置坐标

1. 运行模拟：

- 执行主程序启动数值模拟计算 - 系统将自动进行稳定性验证和参数检查

1. 查看结果：

- 波场快照序列展示波传播过程 - 地震记录文件包含各接收点波形数据 - 能量衰减分析图显示波场衰减特性 - 生成模拟参数报告供分析参考

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 内存要求：至少8GB RAM（三维模拟推荐16GB以上）
• 存储空间：根据模型规模预留足够硬盘空间

文件说明

主程序文件整合了完整的模拟工作流程，包括模型参数读取与验证、计算网格初始化、波动方程有限差分求解核心算法、边界条件处理、震源项添加、波场数据存储以及结果输出与可视化生成。该文件实现了从参数输入到结果输出的全过程控制，确保模拟计算的完整性和可靠性。