Numerické modelování metodou konečných diferencí v geofyzice - NDGF027

• Anglický název: Finite-difference Numerical Modeling in Geophysics
• Zajišťuje: Katedra geofyziky (32-KG)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2013
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: RNDr. Ivo Opršal, Ph.D.
• Vyučující: RNDr. Ivo Opršal, Ph.D.

Anotace

čeština

Praktický průvodce metodou konečných diferencí a jejího použití v geofyzice se zaměřením na generování a šíření seismických vln ve 3D prostředích.

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

angličtina

A practical guide to the finite-difference modelling in geophysics with a view to wave propagation in complex 3D media.

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

Cíl předmětu

čeština

Student, schopný navrhnout a realizovat metodu pro numerické modelování fyzikálních polí metodou konečných diferencí.

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

angličtina

A student, who is able to design and realize his own finite-difference method for numerical modelling of physical quantities.

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Ústní zkouška

Poslední úprava: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (10.06.2019)

angličtina

Oral exam

Poslední úprava: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (10.06.2019)

Literatura

G. Schubert Treatise on geophysics, Volume 1 - Seismology and Structure of the Earth, Elsevier Science, 2007, ISBN-13: 978-0444519283

K. Aki, P. G. Richards, Quantitative Seismology, University Science Books; 2009, ISBN-10: 1891389637

J. E.Vidale, D. V. Helmberger, 1987. Path effects in strong motion seismology, in Seismic Strong Motion Synthetics, pp. 267-319, ed. Bolt, B.A., Academic Press, Orlando, FL, USA.

A. R. Levander, 1989. Finite-difference forward modeling in seismology, in The Encyclopedia of Solid Earth Geophysics, pp. 410-431, ed. James, D.E., Van Nostrand Reinhold.

V. Pretlová, J. Zahradník, Numerické metody v geofyzice I., II. (skripta), SPN, 1978/1981

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

Metody výuky

čeština

Přednáška

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

angličtina

Lecture

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

Požadavky ke zkoušce

Zkouška je ústní, požadavky odpovídají sylabu v rozsahu prezentovaném na přednášce.

Poslední úprava: Gallovič František, prof. RNDr., Ph.D. (06.10.2017)

Sylabus

čeština

1. Aproximace derivací diferenčními operátory

2. Parciální diferenciální rovnice a aproximace rovnicemi diferenčními (speciálně rovnice elastodynamická)

3. Numerická disperze, numerická stabilita a řád přesnosti schématu

4. Explicitní a implicitní schémata, heterogenní schémata, aproximace materiálových rozhraní a podmínky volného povrchu

5. Metoda konečných diferencí na rovnoměrných a nerovnoměrných sítích

6. Formulace akustické a elastodynamické rovnice v posunutích na standardních sítích. Formulace v rychlostech a napětích na sítích střídavých

7. Optimální operátory a zpřesňování schémat

8. Užití objemové síly při popisu zdroje a útlumu

9. Umělé podmínky na okrajích výpočetní oblasti: neodrážející okraje, tlumiče a symetrie

10. Hybridní formulace injektáže fyzikálního pole do výpočetní oblasti

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

angličtina

1. Approximation of derivatives by difference operators

2. Partial differential equations and their approximation by difference equations (in particular elastodynamic equation)

3. Numerical dispersion, stability and the order of accuracy of a stencil, computational demands

4. Explicit and implicit stencils, heterogeneous stencils, approximation of material discontinuities and free-surface condition

5. Finite-difference method on regular and irregular grids

6. Acoustic and elastodynamic equations formulated in displacements on standard grids; stress-velocity formulation on staggered grids

7. Optimum operators and increasing stencil accuracy

8. Realizing the source and attenuation using a volume force

9. Artificial boundary conditions on the edges of the computational domain: non-reflecting boundaries, tapers and symmetry conditions

10. Hybrid formulation used for injecting physical field into computational domain

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)