基于有限单元方法的等几何多分辨率全波形反演
摘要：全波形反演（FWI）是一种迭代识别过程，旨在最小化基于模型的模拟和实验测量波场数据之间的不匹配，以确定给定物体的一组参数。FWI的反向优化过程是基于（弹性或声学的）波动方程的正向和反向解的。在之前的一篇论文[1]中，我们探索了使用有限单元法（FCM）作为波场求解器的机会，以纳入高度复杂的几何模型。此外，我们证明了模型密度的识别优于速度，特别是在需要检测由均匀纽曼边界条件特征的未知空洞的情况下。本文扩展了这个先前的研究：等几何有限元分析（IGA-FCM）--等几何分析（IGA）和FCM的结合应用于波场求解器，具有多项式次数和采样频率可以很容易地增加的优势。由于反演效率极大地依赖于正向和反向波场解和函数梯度的准确性，因此比较了一致性和集中质量矩阵离散化方法。描述未知材料密度的网格的分辨率与节点跨度网格解耦。最后，我们提出了一种自适应多分辨率算法，仅使用基于图像处理的细化指标在局部细化材料网格。所开发的反演框架允许快速和高效的波动模拟和物体识别。虽然我们在2D基准问题上研究了所提出方法的一般行为，但最后的3D问题表明它也可用于识别几何复杂的空间结构中的空洞。
作者：Tim B"urchner, Philipp Kopp, Stefan Kollmannsberger, Ernst Rank
论文ID：2305.19699
分类：Computational Engineering, Finance, and Science
分类简称：cs.CE
提交时间：2023-06-01