利用共轭梯度算法的电阻率三维有限元正演 被引量：73

1

作者 吴小平 汪彤彤 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期428-432,共5页

引入对称超松弛预条件共轭梯度 (SSOR PCG)迭代算法求解电阻率三维有限元计算形成的大型线性方程组 ,并有机结合系数矩阵的稀疏存储模式 ,使得三维有限元正演计算的速度大大提高而内存需求则大大减少 .该算法可方便地应用于求三维异常电... 引入对称超松弛预条件共轭梯度 (SSOR PCG)迭代算法求解电阻率三维有限元计算形成的大型线性方程组 ,并有机结合系数矩阵的稀疏存储模式 ,使得三维有限元正演计算的速度大大提高而内存需求则大大减少 .该算法可方便地应用于求三维异常电位 ,在保持快速计算的基础上 ,正演计算的精度显著提高 . 展开更多

关键词 共轭梯度算法 电阻率三维有限元正演 异常电位 对称超松弛 迭代算法 地球物理勘探

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时频电磁法三维自适应有限元正演及含油储层灵敏度分析研究

2

作者 李宗杰 蔡盼盼 +3 位作者 李清坤 秦策 高文龙 王绪本 《石油地球物理勘探》 北大核心 2025年第3期806-816,共11页

时频电磁法在油气勘探领域应用非常广泛。三维正演模拟能够获得地下三维电性结构的电磁响应,是电磁数据定性解释和电磁勘探观测系统设计的重要工具,也是三维反演的基础。利用时频电磁三维自适应有限元正演模拟算法,求解电场需满足的二... 时频电磁法在油气勘探领域应用非常广泛。三维正演模拟能够获得地下三维电性结构的电磁响应,是电磁数据定性解释和电磁勘探观测系统设计的重要工具,也是三维反演的基础。利用时频电磁三维自适应有限元正演模拟算法,求解电场需满足的二阶偏微分方程,并基于电磁场连续性条件估计后验误差,据此指导网格自适应加密,实现电磁响应的高效、精确模拟。相比传统正演方法,该方法能够在保证计算精度的前提下,有效减少计算量。通过数值算例验证算法的计算精度和效率,然后对油气模型进行模拟,分析时频电磁响应对储层的灵敏度。该研究为利用时频电磁法进行油气勘探提供了重要的参考。 展开更多

关键词 时频电磁法 三维正演 自适应有限元 油气勘探 电磁响应

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基于混合网格有限元的直流电阻率法三维正演研究 被引量：5

3

作者 王新宇 王程 +3 位作者 毛玉蓉 严良俊 周磊 高文龙 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期136-143,共8页

直流电阻率法因效率高、成本低等特点广泛应用于有色金属、煤田等矿产资源勘探和地质调查行业。但在井–地、地–井电阻率法勘探过程中,钻孔因素(井液电阻率和钻孔孔径)对不同探测模式下视电阻率响应的影响尚未明确,是否影响视电阻率资... 直流电阻率法因效率高、成本低等特点广泛应用于有色金属、煤田等矿产资源勘探和地质调查行业。但在井–地、地–井电阻率法勘探过程中,钻孔因素(井液电阻率和钻孔孔径)对不同探测模式下视电阻率响应的影响尚未明确,是否影响视电阻率资料的解释是值得探讨的一个问题。因此,提出采用混合网格有限元法实现直流电阻率三维正演。给出异常电位法满足的边值问题及有限元变分问题,应用三棱柱和四面体混合网格实现对计算区域的快速离散,并建立2种网格的线性插值基函数和单元系数矩阵;采用SSOR–PCG迭代算法求解异常电位满足的大型线性方程组,得到各观测点的响应。在保证计算精度的前提下,应用混合网格有效地离散钻孔地电模型,探讨钻孔因素对井–地、地–井观测方式视电阻率数据的影响特征。对于井–地观测方式:钻孔附近视电阻率受钻孔因素影响最大,严重影响视电阻率资料的合理解释,但随着测点收发距的增加,视电阻率响应逐渐趋于围岩电阻率;而且随着发射源深度的增加,钻孔对地表视电阻率响应的影响也逐渐减小。对于地–井观测方式:钻孔因素对浅部数据影响较大,对深部数据影响小,相比于井液电阻率,视电阻率响应更易受钻孔孔径的影响。直流电阻率法混合网格有限元三维正演算法的提出,对实际井–地、地–井电阻率法勘探具有理论指导意义,可结合钻孔信息进行正演模拟分析,选择合适的收发距,有效压制钻孔因素对实测资料的影响。 展开更多

关键词 直流电阻率法 井液电阻率 钻孔孔径 混合网格有限元法 三棱柱 四面体 三维正演

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三维电阻率测深有限元正演模拟中的边界影响 被引量：2

4

作者 黄俊革 阮百尧 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2004年第B11期71-74,共4页

在三维电阻率正演模拟计算中,由于边界单元同样参与计算,边界单元的电阻率取值对三维电阻率测深正演结果具有一定影响,文中指出边界单元与非边界区电阻率值相差2倍时,测量结果的最大相对误差超过5％。文中对均匀介质模型和三维低阻体模... 在三维电阻率正演模拟计算中,由于边界单元同样参与计算,边界单元的电阻率取值对三维电阻率测深正演结果具有一定影响,文中指出边界单元与非边界区电阻率值相差2倍时,测量结果的最大相对误差超过5％。文中对均匀介质模型和三维低阻体模型进行了数值模拟,并得出以下认识:①边界电阻率值的变化基本上不会影响电阻率测深正演断面图的异常形态,但会影响视电阻率值,即低阻边界单元使断面深部的视电阻率值单调递增,高阻边界单元使断面深部的视电阻率值单调递减;②X方向的边界单元电阻率值变化对电阻率测深正演断面结果影响最大,Y、Z方向边界单元电阻率值变化对电阻率测深正演结果的影响基本上可以忽略;③低阻边界对视电阻率测深正演结果的影响略大于高阻边界。 展开更多

关键词 三维电阻率 有限元正演模拟技术 计算方法 地质体 勘探技术

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直流电阻率法三维各向异性多尺度有限元数值模拟 被引量：3

5

作者 齐彦福 伍亮 +5 位作者 曹华科 李貅 孙乃泉 戚志鹏 周建美 刘文韬 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3605-3617,共13页

在使用传统数值方法模拟大规模各向异性复杂地质模型三维直流电场分布时,需要进行大范围精细网格剖分,导致计算量巨大.为了提高计算效率,本文开发了直流电阻率法三维各向异性多尺度有限元正演模拟算法.通过在多尺度网格上并行求解局部... 在使用传统数值方法模拟大规模各向异性复杂地质模型三维直流电场分布时,需要进行大范围精细网格剖分,导致计算量巨大.为了提高计算效率,本文开发了直流电阻率法三维各向异性多尺度有限元正演模拟算法.通过在多尺度网格上并行求解局部偏微分方程的边值问题,构造多尺度基函数,将小尺度电性信息反映到大尺度上.然后,通过在大尺度粗网格上求解原电流传导问题,实现大规模复杂介质模型快速正演.针对由于网格大小与非均质目标尺寸相近引起的共振效应,本文采用过采样技术,压制共振误差,提高多尺度有限元法的计算精度.为了检验本文算法的准确性,我们首先建立了各向异性层状介质模型,通过与解析解进行对比,验证了本文算法的精度.在此基础上,建立了具有复杂结构的三维各向异性电阻率模型.通过与精细网格上传统有限元正演结果进行对比,我们发现本文算法在保证计算精度的同时具有更高的计算效率.最后,进一步分析了过采样技术以及多尺度网格粗细比对多尺度有限元算法的数值精度和计算效率的影响,进而为多尺度有限元最佳参数的设定提供指导. 展开更多

关键词 多尺度有限元 各向异性 直流电阻率 三维正演 过采样

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基于多尺度有限元法的频率域航空电磁三维正演研究 被引量：2

6

作者 陶梦丽 殷长春 +4 位作者 张博 韩雪 任秀艳 苏扬 刘云鹤 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1656-1668,共13页

正演模拟是电磁数据反演的基础,其计算速度与精度一直是制约电磁反演的两大核心问题.在三维电磁正反演中,传统方法通过加密网格或增加插值基函数阶数提高计算精度,但由此也降低了计算效率,制约了三维电磁反演的实用化.因此,如何实现大... 正演模拟是电磁数据反演的基础,其计算速度与精度一直是制约电磁反演的两大核心问题.在三维电磁正反演中,传统方法通过加密网格或增加插值基函数阶数提高计算精度,但由此也降低了计算效率,制约了三维电磁反演的实用化.因此,如何实现大尺度模型高精度快速正演是目前电磁三维正反演中亟需解决的问题.本文将多尺度有限元法应用到麦克斯韦方程求解中.我们首先在粗网格尺度上构建满足局部特性微分算子的多尺度基函数,进而在粗网格尺度上对原问题进行求解,通过建立粗细两套网格间场的映射关系,在未知数较少的粗网格上实现电磁问题求解之后,利用粗细两套网格间场的映射关系获取细网格上电磁场响应,由此可以在保证计算精度前提下快速获取不同尺度电磁场正演响应,计算速度得到很大提高.此外,本文还基于八叉树思想进行网格优化,进一步改善三维正演效率.我们通过对典型地电结构进行多尺度有限元正演模拟并与传统有限元结果对比验证算法的有效性.最后,我们通过模拟加拿大Voisey's Bay卵形体镍铜硫化矿区航空电磁响应以检验本文算法模拟地下复杂异常体的能力. 展开更多

关键词 航空电磁 三维 正演模拟 多尺度有限元

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基于非结构网格有限元的三维井地电阻率法任意各向异性正演模拟 被引量：8

7

作者 熊治涛 唐新功 李丹丹 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期2201-2218,共18页

地层介质的电各向异性增加了井地电阻率法响应的复杂性,开展基于电各向异性介质模型的井地电阻率法响应规律研究对于正确解释各向异性显著地区的观测数据特征至关重要.针对垂直线源井地电阻率法的任意各向异性响应模拟问题,本文提出了... 地层介质的电各向异性增加了井地电阻率法响应的复杂性,开展基于电各向异性介质模型的井地电阻率法响应规律研究对于正确解释各向异性显著地区的观测数据特征至关重要.针对垂直线源井地电阻率法的任意各向异性响应模拟问题,本文提出了一种基于非结构网格有限元三维正演算法,通过引入3×3的对称正定张量来表征任意各向异性的电导率,采用非结构四面体网格有限元方法来离散电位的边值问题,通过将垂直线源等效为一系列点源问题,进而实现了任意各向异性介质中井地电阻率法的高效数值计算.通过与三个地电模型的解的对比,验证了本文数值解算法的精度和有效性.针对线源远离和垂直穿过异常体的两类模型,分别考察了当围岩或异常体为各向异性介质时的井地视电阻率响应特征.结果表明,对于各向异性地层,围岩和异常体的主轴电阻率值和旋转角均会对井地视电阻率的幅值及分布产生显著的影响.研究结果对于提高井地电阻率法的认识和资料解释水平具有重要的理论和实际意义. 展开更多

关键词 井地电阻率法 各向异性 有限元 正演

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磁矢量势的全球电磁感应时间域三维有限元正演计算方法

8

作者 杨聪 任政勇 +3 位作者 陈程 姚鸿波 唐旭 汤井田 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2015-2028,共14页

全球电磁感应测深方法能获得地球深部电导率结构分布,目前被广泛应用于地球内部结构与热状态研究.地磁台站与地磁卫星观测的电磁感应数据为时间序列信号,在时间域分析全球电磁感应数据,特别是分析频谱极宽的磁暴脉冲响应,具有天然的优势... 全球电磁感应测深方法能获得地球深部电导率结构分布,目前被广泛应用于地球内部结构与热状态研究.地磁台站与地磁卫星观测的电磁感应数据为时间序列信号,在时间域分析全球电磁感应数据,特别是分析频谱极宽的磁暴脉冲响应,具有天然的优势.然而,当前的全球电磁感应数据解释技术一般在频率域进行,缺少时间域中的研究成果.为了弥补缺少时间域全球电磁感应数据解释方法的问题,本文开发了一种基于磁场矢量势的全球电磁感应时间域三维有限元并行正演求解方法,具备高精度快速计算源于地球外部时变电流源的地球感应电磁场时间序列的能力,特别适合于计算与分析频谱极宽的磁暴脉冲电磁感应时变响应.首先,建立基于磁场矢量势的全球电磁感应时间域微分控制方程,结合磁层外部电流源的物理属性建立边界条件和初始条件,从而构建出全球电磁感应时间域初始边界值问题.然后,利用四面体矢量有限元技术和无条件稳定的隐式后退欧拉公式,分别实现磁场矢量势的空间域和时间域离散,进而获得不同时刻的实系数大型有限元线性方程组,借助于高性能并行直接求解器,快速高精度地求解不同时刻的磁场矢量势与感应磁场.最后,利用理论模型验证本文算法的正确性.利用Dst磁暴环电流指数建立的时间域电流源与真实地球三维电性模型,研究"澳科一号"后续卫星200 km轨道对中国和澳大利亚下方地幔转换带高导体的探测能力,结果表明这些地幔转换带异常体在200 km卫星轨道高度能产生明显异常.综上所述,本文开发的时间域全球电磁感应方法不仅具备精确快速计算全球感应电磁场时间序列响应的能力,还能为反演与解释"澳科一号"等我国地磁卫星观测数据提供技术支持. 展开更多

关键词 时间域全球电磁感应 矢量有限元法 三维正演 地幔电性结构

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高阶自适应有限元三维直流电阻率正演方法及其在沁水盆地煤气层压裂监测中的应用 被引量：9

9

作者 赵宁 黄明卫 +2 位作者 申亚行 陶德强 秦策 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期209-216,I0016,共9页

自适应有限元解的精度主要受单元大小和形函数阶数的影响,为了得到高精度的有限元解,需要将网格自适应加密到足够的密度或者在网格中应用较高阶数的形函数,但这会大大增加计算时间,同时消耗大量计算资源。为提高有限元解的精度并节约计... 自适应有限元解的精度主要受单元大小和形函数阶数的影响,为了得到高精度的有限元解,需要将网格自适应加密到足够的密度或者在网格中应用较高阶数的形函数,但这会大大增加计算时间,同时消耗大量计算资源。为提高有限元解的精度并节约计算资源,应用h型自适应加密算法并结合高阶形函数实现了三维直流电阻率模型的正演。在程序实现过程中,通过一维多项式的张量积生成三维空间中任意阶数的形函数,应用Kelly后验误差估计指导网格自适应加密。数值算例表明,形函数阶数p=3时,算法具有较高的精度,并且比p=1、2时有限元解的收敛更快,即实现了用最少的自由度个数得到最精确的有限元解。最后通过对沁水盆地南部某煤气层压裂监测区的三维合成数据模型进行直流电阻率模拟,验证了程序的有效性。 展开更多

关键词 直流电阻率法 有限元正演 高阶形函数 自适应

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含激发极化效应的地空瞬变电磁直接时间域三维正演

10

作者 杨双燕 齐彦福 +3 位作者 李梓源 舒臣臣 孙乃泉 李貅 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期312-326,共15页

当使用地空瞬变电磁法对诸如铜镍硫化物矿或石墨矿等含有激发极化效应的目标进行探测时,电磁感应信号和激发极化效应相互耦合,导致地空瞬变电磁晚期观测数据出现反号现象,使用传统的数据解释技术无法处理这种信号畸变.为此,本文针对含... 当使用地空瞬变电磁法对诸如铜镍硫化物矿或石墨矿等含有激发极化效应的目标进行探测时,电磁感应信号和激发极化效应相互耦合,导致地空瞬变电磁晚期观测数据出现反号现象,使用传统的数据解释技术无法处理这种信号畸变.为此,本文针对含激发极化效应的地空瞬变电磁直接时间域三维正演算法开展研究.借助微分欧姆定律将Cole-Cole模型完整地引入到时间域控制方程中,对于在此过程中产生的分数阶导数,采用Caputo定义格式对其进行离散,从而建立含激发极化效应的时间域控制方程.然后,使用基于非结构化网格的有限元方法和后退欧拉离散格式,对时间域电场控制方程进行空间和时间离散,实现复杂介质模型含激发极化效应的地空瞬变电磁直接时间域三维正演.通过将本文三维正演结果与极化均匀半空间模型一维半解析解进行对比,验证该算法的准确性.在此基础上,本文对典型极化体模型和复杂矿体模型进行三维正演模拟,并分析极化参数对地空瞬变电磁响应的影响规律. 展开更多

关键词 电性源地空瞬变电磁法 激发极化效应 三维正演 有限元算法 CAPUTO分数阶导数

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金属干扰环境下矿井瞬变电磁有限元正演模拟研究 被引量：1

11

作者 朱姣 姜志海 +3 位作者 殷长春 邱长凯 李毛飞 高兆丰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4578-4589,共12页

金属干扰一直以来都是影响矿井瞬变电磁探测数据可靠性的关键因素之一。不仅给数据解释带来误判、错判,甚至导致接收信号彻底无效,因此系统研究金属环境下的瞬变电磁响应特征至关重要。可采用三维矢量有限元法实现金属干扰环境下的瞬变... 金属干扰一直以来都是影响矿井瞬变电磁探测数据可靠性的关键因素之一。不仅给数据解释带来误判、错判,甚至导致接收信号彻底无效,因此系统研究金属环境下的瞬变电磁响应特征至关重要。可采用三维矢量有限元法实现金属干扰环境下的瞬变电磁正演模拟。利用精细化四面体网格对全空间计算区域进行空间离散,同时引入二阶后退欧拉时间离散格式,将直接求解器MUMPS用于线性方程的求解,最终获得高精度的数值解。在验证算法精度的基础上给出金属干扰环境下的矿井瞬变电磁响应,证明非结构有限元法对交界面电阻率差异巨大、磁导率参数较大的含金属模型依然能够进行较好的模拟。为系统分析金属干扰环境下瞬变电磁响应规律,设计切合实际尺寸的典型块状金属和金属工字钢模型。以精细化四面体网格拟合金属模型界面并提取数值模型的电磁扩散剖面,分析金属体与接收线圈距离及金属体尺寸对响应信号的影响。非结构有限元法数值模拟结果表明:巷道内金属的存在使得电磁场信号产生畸变,感应电动势曲线在晚延时产生异常高值。并且金属体尺寸越大、距离越近,则感应电动势响应幅值更大、影响范围越广,甚至淹没目标含水地质体的信号。可移动的块状金属与连续的工字钢在响应特征上具有相似的规律,因此在工程实践中可通过调整距离等方式对其处理。 展开更多

关键词 矿井瞬变电磁法 金属干扰 三维正演模拟 矢量有限元 全空间

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基于电场总场矢量有限元法的接地长导线源三维正演 被引量：24

12

作者 李建慧 Colin G.Farquharson +1 位作者 胡祥云 曾思红 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期1521-1534,共14页

电磁场数值模拟的背景场/异常场算法是三维正演的有效策略之一,优点为采用解析法计算电磁场背景场代替场源项、克服了场源奇异性,缺点为不适用于发射源布置于起伏地表或背景模型复杂的情形.总场算法是直接对电磁场总场开展数值模拟,其... 电磁场数值模拟的背景场/异常场算法是三维正演的有效策略之一,优点为采用解析法计算电磁场背景场代替场源项、克服了场源奇异性,缺点为不适用于发射源布置于起伏地表或背景模型复杂的情形.总场算法是直接对电磁场总场开展数值模拟,其难点是有效加载场源、保证近区与过渡区数值解精度.本文以水平电偶源形式分段加载接地长导线源,并以电场总场Helmholtz方程为矢量有限元法控制方程,实现了基于非结构化四面体网格剖分的接地长导线源频率域电磁法三维正演.通过与均匀全空间中水平电偶源产生的电场解析解对比,验证了本文算法的正确性,并分析了四面体外接圆半径与其最短棱边的最大比值和四面体二面角最小值对数值解精度的影响规律.通过与块状高导体地电模型的积分方程法、有限体积法和基于磁矢量势Helmholtz方程的有限元法数值解对比,进一步验证了本文算法正确性,同时说明了非结构化四面体网格能够更加精细地剖分电性异常体,利于获得精确数值解. 展开更多

关键词 接地长导线源 三维正演 矢量有限元法 电场总场 非结构化网格

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可控源电磁场三维自适应矢量有限元正演模拟 被引量：16

13

作者 刘颖 李予国 韩波 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期4874-4886,共13页

本文实现了可控源电磁(CSEM)场三维自适应矢量有限元正演算法,该算法采用非结构四面体单元进行三维网格剖分,能够真实模拟地形起伏和复杂电性异常体.采用一次场和二次场分离的方式计算电磁场响应,能够有效解决有限元模拟中的源点奇异性... 本文实现了可控源电磁(CSEM)场三维自适应矢量有限元正演算法,该算法采用非结构四面体单元进行三维网格剖分,能够真实模拟地形起伏和复杂电性异常体.采用一次场和二次场分离的方式计算电磁场响应,能够有效解决有限元模拟中的源点奇异性,提高场源附近电磁场数值精度,其中一次场利用CSEM一维正演算法解析求得,二次场采用矢量有限元方法求得.并利用基于后验误差估计的自适应网格细化算法指导网格细化,以减少人为设计网格导致的误差.通过一维和三维模型的数值模拟,验证了本文算法的有效性:一维模型有限元解与解析解吻合得很好,电磁场振幅相对误差在1%左右,相位差整体小于1°;三维模型有限元解与有限体积解吻合得也很好.模拟了一个含三维倾斜板状异常体的可控源电磁响应,表明了本文算法模拟复杂地电结构电磁场的能力和有效性. 展开更多

关键词 可控源电磁 三维正演 自适应矢量有限元 非结构网格

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五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟 被引量：3

14

作者 刘海飞 柳杰 +3 位作者 高寒 郭荣文 童孝忠 麻昌英 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期884-892,共9页

本文研究了五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟方法。首先,从三个点电流源总电位的边值问题出发,导出了异常电位的边值问题,证明了与异常电位的边值问题对应的变分问题。然后,基于三维连续电性介质模型,推导了有限元法求解变分问题的... 本文研究了五极纵轴激电测深三维有限元正演模拟方法。首先,从三个点电流源总电位的边值问题出发,导出了异常电位的边值问题,证明了与异常电位的边值问题对应的变分问题。然后,基于三维连续电性介质模型,推导了有限元法求解变分问题的计算过程,编制了五极纵轴激电测深的三维模拟程序。最后,通过模拟水平层状介质模型的五极纵轴激电测深曲线,发现最大相对误差小于0.25%,耗费时间为18 s;从精度和效率的角度验证了算法和程序是正确的,为后续模拟复杂地电模型五极纵轴激电测深曲线、分析曲线异常特征规律以及开展反演工作奠定了基础。 展开更多

关键词 五极纵轴激电测深 三维有限元正演模拟 边值问题 变分问题 异常电位

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自然电场三维有限元正演模拟 被引量：1

15

作者 周竹生 朱海伦 +2 位作者 谢静 刘思琴 杨阳 《成都理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期754-761,共8页

有针对性地开展高精度数值模拟工作,解决现有的结构化网格剖分技术的误差非对称性问题,为精细反演解释提供支撑。首先对常规结构化网格剖分技术进行分析总结,并基于前人工作提出一种新的适用于起伏地形的三维结构化网格剖分技术,同时推... 有针对性地开展高精度数值模拟工作,解决现有的结构化网格剖分技术的误差非对称性问题,为精细反演解释提供支撑。首先对常规结构化网格剖分技术进行分析总结,并基于前人工作提出一种新的适用于起伏地形的三维结构化网格剖分技术,同时推导了四面体有限元基本方程,然后建立均匀半空间三维点源模型进行算法验证,最后建立渗流自然电场地电模型,探讨渗流走向以及起伏地形对地表自然电位分布的影响。数值结果表明,该剖分技术实现简单,能有效解决误差非对称性分布问题,且模拟精度高,对复杂模型适应性强。在自然电场渗流模型中,渗流方向上能观测到电位正异常,而正负地形分别会引起电位异常的减小与增大。数值结果可为自然电场法在工程与环境领域的数据反演解释提供良好的基础。 展开更多

关键词 剖分技术 自然电场 正演模拟 三维有限元 复杂地形

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时间域航空电磁各向异性大地三维自适应有限元正演研究 被引量：12

16

作者 齐彦福 李貅 +5 位作者 殷长春 戚志鹏 周建美 孙乃泉 刘云鹤 张博 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2434-2448,共15页

各向异性介质模型电性结构复杂,如何进行合理的网格剖分成为获得高精度正演结果的关键,为此本文开展时间域航空电磁各向异性大地三维自适应有限元正演算法研究.通过结合非结构时间域有限元算法和自适应网格优化技术,实现各向异性介质条... 各向异性介质模型电性结构复杂,如何进行合理的网格剖分成为获得高精度正演结果的关键,为此本文开展时间域航空电磁各向异性大地三维自适应有限元正演算法研究.通过结合非结构时间域有限元算法和自适应网格优化技术,实现各向异性介质条件下三维时间域航空电磁自适应正演.考虑到时间域航空电磁响应随时间的衰减特性,为了综合评价不同时刻的后验误差,本文将时间作为加权因子,调整各个时刻后验误差的相对权重,进而实现对浅部和深部网格的同步优化.通过与一维解析结果进行对比验证了本文算法的可靠性.数值实验结果显示电导率各向异性对自适应网格影响严重,其最大主轴电导率的数值及其分布特征直接决定了网格加密效果.此外,各向异性对时间域航空电磁三分量响应的分布形态和异常幅值也会产生严重影响,利用全域视电阻率极性图,可以很好地识别各向异性主轴方向. 展开更多

关键词 时间域航空电磁 各向异性 自适应有限元 三维正演 异常识别

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矿井瞬变电磁法的时域矢量有限元三维正演 被引量：11

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作者 张永超 李宏杰 +2 位作者 邱浩 廉玉广 李文 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2361-2368,共8页

为拓展矿井瞬变电磁正演对复杂地质模型的适用性,开展了基于时域矢量有限元的三维正演研究。首先,基于时间域麦克斯韦方程组和库仑规范推导了磁矢量势的赫姆霍兹方程,在此基础上结合理想导体边界条件采用Galerkin加权余量法推导了相应... 为拓展矿井瞬变电磁正演对复杂地质模型的适用性,开展了基于时域矢量有限元的三维正演研究。首先,基于时间域麦克斯韦方程组和库仑规范推导了磁矢量势的赫姆霍兹方程,在此基础上结合理想导体边界条件采用Galerkin加权余量法推导了相应的弱形式方程,采用模型适用性强的一阶四面体矢量单元对弱形式方程进行了单元分析,并在单元分析时将回线源视为多个电流元克服了源的奇异性,时间离散则采用步长逐渐增大的向后差分法进行,由此实现了复杂地质模型的矿井瞬变电磁法全波形响应计算。对于均匀全空间模型,有限元数值解和解析解的均方相对误差为0.84%,验证了上述算法的正确性。其次,正演了关断效应的影响,结果表明关断效应会使感应电压升高,关断时间相同时,线性关断波形的影响大于指数关断波形,关断波形相同时,关断时间越长,关断效应的影响越向晚期延伸;线性关断时,电流完全关断之前的感应电压主要由发射回线中的电流变化引起。然后,正演了巷道的影响,结果表明关断时间为0时巷道会使早期的感应电压降低,但对晚期的数据影响很小,且发射回线位于巷道中心时的影响大于回线位于掘进工作面时,回线朝向顶底板或侧帮时的影响程度要大于朝向掘进工作面时,但考虑到实际仪器的关断时间,巷道的影响基本可以忽略。最后,对长方体状积水采空区的水平剖面和垂直剖面响应进行了正演,结果表明积水采空区会使感应电压升高,在水平剖面上最强的低阻异常响应出现在发射回线指向采空区中心时,但在垂直剖面上却出现在发射回线指向顶底板时。 展开更多

关键词 瞬变电磁 三维正演 矢量有限元 积水采空区 关断电流

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基于节点有限元与矢量有限元的可控源电磁三维正演对比 被引量：8

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作者 汤文武 柳建新 +1 位作者 叶益信 张华 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期617-624,共8页

基于电场的可控源电磁三维有限元正演模拟早期主要采用节点有限元法,但因存在伪解问题而影响求解效率和精度;避免出现伪解的有效手段之一是采用基于棱边元的矢量有限元法,该方法近年在电磁三维模拟中逐步得到应用推广。为了更具体地了... 基于电场的可控源电磁三维有限元正演模拟早期主要采用节点有限元法,但因存在伪解问题而影响求解效率和精度;避免出现伪解的有效手段之一是采用基于棱边元的矢量有限元法,该方法近年在电磁三维模拟中逐步得到应用推广。为了更具体地了解两种方法在三维电磁正演中的实际应用效果,开展了两种方法的对比试验。首先从边值问题的建立进行讨论,之后分别通过一个水平层状介质模型和单一低阻体模型对两种方法的正演结果及效率进行比较。实际模拟结果表明:同等条件下,矢量有限元法计算精度更高,但其计算速度较节点有限元法约慢一半。 展开更多

关键词 节点有限元 矢量有限元 可控源电磁法 三维正演

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内蒙古白云鄂博主东矿三维地电模型与短偏移距瞬变电磁三维正演分析

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作者 陈卫营 宋婉婷 +3 位作者 薛国强 雷康信 石金晶 朱昱炼 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3931-3945,共15页

内蒙古白云鄂博大型稀土-铌-铁矿床历经近70年开采,浅部铁矿资源已开发殆尽,亟需寻找深部资源.利用电磁法摸清主矿和东矿深部矿体连接状态及赋存特征对进一步认识白云鄂博成矿模式和寻找深部接替资源意义重大.然而,该区复杂的构造、地... 内蒙古白云鄂博大型稀土-铌-铁矿床历经近70年开采,浅部铁矿资源已开发殆尽,亟需寻找深部资源.利用电磁法摸清主矿和东矿深部矿体连接状态及赋存特征对进一步认识白云鄂博成矿模式和寻找深部接替资源意义重大.然而,该区复杂的构造、地层、岩性、地形等条件给电磁法勘探带来极大挑战.采用数值建模与模拟手段对关键观测要素进行分析有助于勘探设计和数据解释.本文以白云鄂博主东矿及其结合部位为主要研究区域,基于已有地质、钻孔等资料,构建了主东矿三维地电模型,利用时域矢量有限元算法开展了电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)三维数值模拟,并重点分析了矿坑地形对观测数据的影响程度以及不同收发装置下的深部矿体的三维电磁学响应特征和探测能力.结果表明矿坑地形会导致SOTEM电磁场响应值升高,在主矿西侧布置发射源,更有助于实现对连接部位下方铁矿体的有效探测.该工作可为今后野外实际观测中工作参数优选和数据解释提供依据. 展开更多

关键词 SOTEM 地电模型 矢量有限元 三维正演 白云鄂博

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孔内多点源直流电阻率三维正演研究

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作者 赵广茂 张福彬 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第2期447-452,共6页

为验证孔内多点源地面三维观测方法的有效性,通过孔内多点源地表电位场理论公式推导、有限差分数值计算研究了多种地电模型的地表响应。结果表明,钻孔内多点源直流电阻率三维观测思路可行,能够很好地识别地下异常体的平面位置及电阻率... 为验证孔内多点源地面三维观测方法的有效性,通过孔内多点源地表电位场理论公式推导、有限差分数值计算研究了多种地电模型的地表响应。结果表明,钻孔内多点源直流电阻率三维观测思路可行,能够很好地识别地下异常体的平面位置及电阻率高低。可见在工程勘察中,可以在钻孔内布置多个点电源地表三维观测,判定钻孔附近地下岩土层结构及含水区分布情况,为钻孔周围的勘察空白区提供补充,丰富工程勘察资料。 展开更多

关键词 孔内多点源 直流电阻率 三维正演 工程勘察

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