회전된 엇갈린 격자를 이용한 탄성파 모사에의 CPML 경계조건 적용

Application of Convolutional Perfectly Matched Layer to Numerical Elastic Modeling Using Rotated Staggered Grid

탄성파 수치 모형 계산에 있어서 널리 사용되는 엇갈린 격자 방법이 아니라 회전된 엇갈린 격자 방법을 사용하여 탄성파 수치 모사를 수행하였다. 표준 엇갈린 격자 방법에서는 자유 경계조건을 적용하여야 하는 단점이 있지만 회전된 격자 방법에서는 자유 경계조건을 적용할 필요 없이 물성을 부여함으로써 해결될 수 있다. 파동전파에 있어서 유한 경계 조건에서 발생하는 인공 반사파를 제거하기 위하여 최근에 뛰어난 성능을 보이는 PML(Perfectly Matched Layer)법이 많이 적용되고 있다. 이 연구에서는 PML보다 성능이 뛰어나기도 하지만 차분에 있어 파동식을 분리할 필요가 없는 CPML(Convolutional Perfectly Matched Layer)법을 회전된 엇갈린 격자법(RSG : Rotatged Staggered Grid)에 적용하고자 하였다. Cerjan법의 감쇠법과 비교한 결과 매우 효과적으로 인공 반사파를 제거할 수 있음을 알 수 있었다.

Finite difference method using not general SSG(standard staggered grid) but RSG(rotated staggered grid) was applied to simulation of elastic wave propagation. Special free surface boundary condition such as imaging method is needed in finite difference method using SSG in elastic wave propagation but free surface boundary condition in finite difference method using RSG is easily solved with adding air layer. Recently PML(Perfectly Matched layer) is widely used to eliminate artificial reflection waves from finite boundary because of its' greate efficiency. Absorbing ability of CPML(convolutional Perfectly Matched Layer) that is more efficient than that of PML was applied to FDM using RSG in this study. The results of CPML eliminated artificial boundary waves very effectively in FDM using RSG in being compared with that of Cerjan's absorbing method.