计算二维声学/多孔弹性分层介质中瞬态波的半解析与数值方法

本文利用解析和数值方法研究了分层流体/多孔介质中的波传播问题。半解析方法基于精确刚度矩阵法，并结合矩阵正则化过程，以防止出现病态数值系统。特别关注了傅里叶积分的计算。数值方法基于高阶有限差分时域（FDTD）方案。在界面附近应用网格细化，以离散化 Biot 理论预测的慢压缩扩散波。最后，使用浸入界面法来离散化边界条件。数值基准测试基于真实的土壤参数以及流体/多孔边界处不同程度的水力接触。绘制了单界面和四界面情况下声压和多孔速度的时间演化图。两种方法之间发现的高度一致性证实了它们的有效性，这不仅实现了相互验证，也为未来的研究提供了有用的工具。