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瞬变电磁BEDS-FDTD三维正演新算法及稳定性验证
被引量：
2
1
作者
柳尚斌
孙怀凤
+2 位作者
李文翰
王震
杨洋
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期841-853,共13页
常规FDTD的时间步长需满足Courant-Friedrich-Lewy(CFL)稳定性条件,导致时间迭代步过多,正演非常耗时.针对上述问题,本文采用Backward Euler(BE)差分方法近似Maxwell方程组中场对时间的一阶导数,使时间步长突破CFL限制;引入Direct Split...
常规FDTD的时间步长需满足Courant-Friedrich-Lewy(CFL)稳定性条件,导致时间迭代步过多,正演非常耗时.针对上述问题,本文采用Backward Euler(BE)差分方法近似Maxwell方程组中场对时间的一阶导数,使时间步长突破CFL限制;引入Direct Splitting(DS)策略将电磁场分量解耦,并将大型稀疏矩阵降阶和重构为一系列低阶且主对角占优的三对角矩阵,加快方程求解效率;而且,为了减少模型尺寸,针对上述改进的全新方程,本文采用双线性变换方法(bilinear transform, BT)推导了复频率偏移完全匹配层(complex frequency shifted perfectly matched layer, CFS-PML)吸收边界,形成瞬变电磁三维正演全新算法:BEDS-FDTD.首先采用von Neumann方法测试了新算法在有耗介质中、非均匀时间步长下的稳定性.之后,将BEDS-FDTD算法用于模型实验,并将模拟结果与层状模型的半解析解进行了对比,实验结果证明了新算法的计算精度能够满足需要;同时对新算法的计算效率进行了分析,当采用Tesla A100 GPU计算时,50×50×50网格数目的模型仅用10 s,即使网格数目增加到200×200×200,也仅需224 s.最后,将BEDS-FDTD算法用于复杂三维模型计算.
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关键词
瞬变电磁
三维正演
BEDS
CFS-PML
无条件稳定性
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职称材料
题名
瞬变电磁BEDS-FDTD三维正演新算法及稳定性验证
被引量：
2
1
作者
柳尚斌
孙怀凤
李文翰
王震
杨洋
机构
山东大学
岩土与结构工程
研究
中心
山东大学
地球电磁探测
研究
所
山东
省工业技术
研究院
先进勘探与透明城市协同创新中心
山东大学北京研究院
出处
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期841-853,共13页
基金
国家自然科学基金项目(42074145)资助。
文摘
常规FDTD的时间步长需满足Courant-Friedrich-Lewy(CFL)稳定性条件,导致时间迭代步过多,正演非常耗时.针对上述问题,本文采用Backward Euler(BE)差分方法近似Maxwell方程组中场对时间的一阶导数,使时间步长突破CFL限制;引入Direct Splitting(DS)策略将电磁场分量解耦,并将大型稀疏矩阵降阶和重构为一系列低阶且主对角占优的三对角矩阵,加快方程求解效率;而且,为了减少模型尺寸,针对上述改进的全新方程,本文采用双线性变换方法(bilinear transform, BT)推导了复频率偏移完全匹配层(complex frequency shifted perfectly matched layer, CFS-PML)吸收边界,形成瞬变电磁三维正演全新算法:BEDS-FDTD.首先采用von Neumann方法测试了新算法在有耗介质中、非均匀时间步长下的稳定性.之后,将BEDS-FDTD算法用于模型实验,并将模拟结果与层状模型的半解析解进行了对比,实验结果证明了新算法的计算精度能够满足需要;同时对新算法的计算效率进行了分析,当采用Tesla A100 GPU计算时,50×50×50网格数目的模型仅用10 s,即使网格数目增加到200×200×200,也仅需224 s.最后,将BEDS-FDTD算法用于复杂三维模型计算.
关键词
瞬变电磁
三维正演
BEDS
CFS-PML
无条件稳定性
Keywords
Transient electromagnetics
Three-dimensional forward modeling
Backward Euler Direct-Splitting
CFS-PML
Unconditionally stability
分类号
P631 [天文地球—地质矿产勘探]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
瞬变电磁BEDS-FDTD三维正演新算法及稳定性验证
柳尚斌
孙怀凤
李文翰
王震
杨洋
《地球物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
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