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Autor |
Brito, Marco A. P. (1990)
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Título |
Propagação de ondas em meios heterogêneos: Teoria e aplicação.
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Data
da aprovação |
30.01.1990
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Banca
examinadora |
Dr. Philip M. Carrion (Orientador), Dr. Tadeusz J. Ulrych, Dr. Ralph W. Knapp.
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Resumo |
A interpretação dos fenâmenos
sísmicos requer um
rigoroso entendimento da propagação de ondas em meios de
estrutura
geológica complexa. Vários trabalhos têm sido
desenvolvidos com este
fim, mas alguns problemas não são devidamente abordados.
Um desses
problemas está relacionado com a fonte tipo $δ$ de Dirac
que dá uma
solução singular à equação da onda
em meios acústicos e
viscoacústicos quando a freqüência tende a zero. Um
estudo
analítico da equação da onda aborda esse problema,
e resultou em
uma nova interpretação à utilização
de determinado tipo de
fontes, que possui características que retiram tal singularidade
da
solução, fazendo-a similar ao caso elástico. Em um
estudo
numérico, comparamos o modelamento direto pelo método de
Fourier e
diferenças finitas, que diferem na forma como é feito o
cálculo das
derivadas espaciais da equação da onda. A
comparação é feita
em cima dos principais problemas inerentes ao uso de modelamentos
matemáticos, quais sejam: a condição de
estabilidade e a dispersão
numérica.
O modelamento por diferenças
finitas apesar de ser mais facilmente implementado, apresenta uma maior
sensibilidade com relação à disperssão
numérica, o que não
ocorre com o método de Fourier que permite a
utilização da banda
completa de freqüências. Assim, para que o modelamento
apresente
resultados satisfatórios, os principais parâmetros
(intervalo de
amostragem e conteúdo de freqüências) devem ser
devidamente
escolhidos. Como resultado da aplicação do modelamento
direto,
apresentamos o espalhamento ressonante em guias de onda para
águas rasas
e águas profundas, com um novo conceito para {\it
difração ressonante},
especialmente importante quando o comprimento do cabo de receptores
(hidrofones) é limitado.
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Abstract |
The interpretation of the seismic phenomena
requires rigorous understanding of wave propagation in complex
geological
structures. Although a great deal of work along these lines has been
accomplished within last years, some fundamental problems remain
untackled. One of these problems is related to the Dirac excitation when
singular solutions in acoustic and viscoacoustic media appeear when the
frequency tends to zero. An analytical study of the wave equation gives
an
exact explanation of this phenomenon and leads to a new interpretation
of
a certain kind of wavelets, Ricker-type for example. These wavelets
incorporate the so-called {\it effective collision}, that rules out
these
singularities. In this work, the pseudo-spectral method is compared with
the conventional finite-difference algorithm, in terms of stability
condition and numeral dispersion.
The finite-difference scheme is easier to implement than the Fourier
method
but the numerical dispersion is more sensitive to the size of the grid
and
angle of propagation. By other hand, the Fourier method allows us to use
the complete band of frequencies. So, the principal parameters must be
carefully chosen. As the result of the modeling of range-independent
waveguide scattering we introduced a new phenomenon which is called
{\it diffraction resonance}.
The diffraction resonances appear to be especially
important in limited aperture recording when directional arrivals
(reflections) fall beyond the recording aperture.
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