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基于非规则网格的全波形反演和粘弹性数值模拟的开题报告
一、研究背景和意义
全波形反演（fullwaveforminversion，FWI）是一种重要的地球物理方法，可用于获取地下介质的高分辨率模型。FWI基于完整的波形数据来更新介质的物理参数，是一种迭代反演方法。目前，FWI主要应用于地球物理勘探和地下水资源探测，如油气勘探、矿产资源勘探、地下水勘探等。
在整个FWI迭代过程中，构建准确的地下介质模型对于反演结果的准确性至关重要。非规则网格作为数值方法的一种，已经在计算流体力学、有限元分析、计算电磁等领域广泛应用，并已证明其在本质上具有适应性和可扩展性等显著优势。相比之下，传统的规则网格方法适用于简单的几何形状，很难适应复杂的地下模型，因此在地球物理勘探中的应用效果有限。
另外，常规的地震波形反演方法中通常使用的是弹性波理论，而实际地下介质中存在一些不同的物理特性，例如粘弹性介质和非弹性介质，与弹性波理论假设存在差异，这为全波形反演中的粘弹性模拟提出了需要考虑的问题。尽管粘弹性介质的数学建模复杂，但由于粘弹性介质弹性波与扭曲波的速度差异较大，早期的研究工作表明，粘弹性模型可以提高地震波合成与实际波形更匹配的概率，从而更准确地反演介质物理参数。
因此，本研究旨在结合非规则网格和粘弹性数值模拟，开发一种新型的全波形反演方法，改善结果的可靠性和准确性。
二、研究方法及步骤
1.非规则网格的构建
将地球物理勘探区域分成若干小区域，每个小区域使用所需的非规则网格，使得非规则网格能够适应地下介质的各种形态。
2.粘弹性数值模拟
开发适用于粘弹性介质的数值模拟方法，并使用计算流体力学（CFD）软件包对模型进行计算，以获取粘弹性介质的波场响应数据。
3.波形反演方法
采用全波形反演方法，根据初始的地下介质模型生成合成地震波，并比较实际地震数据和合成地震波的差异。通过计算和优化，更新介质参数获得更准确的模型。
4.模型检测和结果分析
通过与真实数据进行比较，验证新方法的有效性和准确性，并分析结果，以评估全波形反演的非规则网格和粘弹性模拟方法的性能。
三、预期成果
1.基于非规则网格的全波形反演方法。开发适用于地震波形反演的非规则网格方法，使其可以适应各种复杂地下介质模型。
2.粘弹性数值模拟的优化算法。通过数值模拟和CFD软件包计算出粘弹性介质的波场响应数据。
3.高分辨率的地下介质模型。基于波形反演方法建立更准确、更精细的地下介质模型，可用于地球物理勘探和其他应用中的研究。
4.更准确的地下介质成像结果。将基于非规则网格和粘弹性模型的全波形反演方法应用于真实的地球物理数据，获得区域的更精细、更准确的地下介质成像结果。
四、结论
本文主要介绍了基于非规则网格和粘弹性数值模拟的全波形反演方法的研究和开发计划。该方法通过使用非规则网格和粘弹性模型，可以更准确地反演地下介质参数，尤其适用于复杂的地下介质。预计该方法可以改进地球物理勘探和地下水资源探测等领域的成像技术，提高成像分辨率和提取更可靠的地下信息。