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
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: RNDr. Ivo Opršal, Ph.D.

Anotace

čeština

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

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

angličtina

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

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

Cíl předmětu

čeština

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

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

angličtina

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

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

Podmínky zakončení předmětu

čeština

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

Ústní zkouška

angličtina

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

Oral exam

Literatura

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

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

Metody výuky

čeština

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

Přednáška

angličtina

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

Lecture

Požadavky ke zkoušce

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

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

Sylabus

čeština

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

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

angličtina

Poslední úprava: T_KG (22.04.2013)

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