二维声波交错网格十阶差分

资 源 简 介

二维声波交错网格十阶差分

详 情 说 明

在声学模拟领域，二维声波交错网格十阶差分是一种高精度的数值计算方法，用于模拟声波在介质中的传播规律。这种方法的核心在于利用交错网格布置场变量（如速度和压力），并采用十阶差分格式离散波动方程，以显著减少数值频散误差。

交错网格将速度分量和压力分量分别存储于网格的交错位置，这种空间错位布置改善了物理量的耦合关系，能更自然地描述波动方程的微分特性。十阶差分格式则通过扩大差分模板范围，提升空间导数的计算精度，尤其适用于高频声波或长时间模拟场景。

波场振幅的计算过程主要分为三步：首先根据本构方程更新速度场，其次通过动量守恒方程计算压力场增量，最后利用十阶空间差分算子同步两类场量的传播状态。这种显式时间推进算法需满足CFL稳定性条件，其时间步长受网格间距和介质最高波速限制。

该方法在勘探地球物理和超声无损检测中具有实用价值，其高精度特性可有效捕捉复杂介质中的波形细节，如绕射波和边缘散射效应。实际应用中常需结合吸收边界条件（如PML）来抑制人工边界反射。