关于瞬变电磁法2.5维正演中的几个问题

这里讨论了瞬变电磁法2.5维正演模拟中的两个积分变换:傅里叶逆变换和拉普拉斯逆变换。针对发收距为零的中心回线方式瞬变电磁法,提出了在傅氏域中考察傅氏变换函数随波数的变化规律,进而根据曲线首尾支渐近线来划定波数覆盖的范围,然后同解析解对比,确定出最少个数的傅氏域波数。另外,介绍了只需对较少的拉氏变换变量作纯实数运算的拉普拉斯数值反演计算方法。通过对均匀半空间表面上垂直磁偶极子源形成的瞬变电磁场进行正演模拟,结果表明,关于傅氏域波数的范围划定原则及个数选取方案是合理的、拉氏逆变换算法也是切实可行的。

基于多核的粗粒度2.5维电磁场正演并行算法

基于CPU多核处理器实现了粗粒度2.5维电磁场并行正演算法,使用OpenMP对串行算法的频率域进行粗粒度分解,主线程进行任务分配,从线程在CPU多核上并行计算各频率域电磁场值,并分析了OpenMP并行效率与模型及核心数目的关系.多组不同模型测试结果表明,本文并行方法与串行方法得到的数值结果相同,并获得了接近CPU逻辑核心数目的性能提升.

基于ANSYS的2.5维直流电法正演模拟

从点电源场中电位满足的微分方程出发,给定相对应边界条件,结合有限元软件ANSYS的强大分析计算功能,通过使用ANSYS本身提供的APDL语言编制相应的计算程序,进行了大量的2.5维直流电法正演计算,取得了很好的效果,证明了ANSYS在地球物理数值模拟方面有着广泛的应用前景,具有很好的理论价值和应用价值.

基于OpenMP+MPI的2.5维电磁场正演并行化方法

针对2.5维复电阻率电磁场正演串行算法的效率瓶颈,研究了一种基于OpenMP+MPI的混合计算并行化方法。将波数域分解到计算机集群的各节点上,采用MPI对各波数进行并行运算;在各节点内部,对复双共轭梯度法求解线性方程组的过程采用OpenMP并行运算。波数等间隔分配到各集群节点,以利负载均衡;集群节点读取各自的模型参数,MPI群集传递当前波数的计算结果,以降低通信开销。不同类型和规模算例的实验结果表明,该并行方法不仅能够达到与串行方法等同的精度,而且获得了接近线性的加速比。

电导率分块均匀的瞬变电磁2.5维有限元数值模拟

在吸收并修正部分前人工作的基础上,给出了电导率分块均匀的瞬变电磁2.5维有限单元法正演算法.在该算法中,(1)采用在矩形网格中进一步三角细化的剖分方式,同时考虑到矩形单元中心节点的性质,求解线性方程组前用高斯消元法消除矩形网格中心节点上的待求未知量,这样一方面较准确地模拟出任意二维复杂地电断面,另一方面又大大地节省了计算量;(2)采用计算二次场的算法,事先仅需获得电场和磁场沿地电构造走向方向两个分量的一次场,故而不但计算精度较高,而且不明显增加计算量.最后,对几例典型模型进行正演,并与解析解对比,验证了本文方法的有效性.

时间域航空电磁法2.5维有限元模拟

采用三角网格剖分的有限元法,研究了2.5维航空瞬变电磁法正演模拟问题。利用时频变换数值方法将时间域电磁场转换到拉氏域,再利用傅里叶变换将三维问题降维变为2.5维问题,然后由有限元法求解得到拉氏域二维电磁场,逆拉氏变换后得到时间域航空瞬变响应。为了回避正演模拟中总感应磁场在场源处的奇异性问题,采用异常场算法,场源响应通过在微分方程中施加背景电磁场实现。由于瞬变电磁信号具有较大的动态范围,而且需要经过两次正、逆拉氏变换和傅里叶变换,每个环节的计算精度和速度要严格控制在较高的水平上,否则积累误差会非常大。模型计算表明均匀大地和层状大地模型解析解与数值解吻合很好。这证明该算法是正确可行的,可作为研究二维复杂地质体的方法手段。

井-井电阻率2.5维近似成像研究

在使用有限单元法解决了井-井2.5维正演问题后,采用矩形剖分方式将井间剖面离散成若干个点,再将正演所得的视电阻率数据采用一种新颖的方式分配重组到井间每个离散点上,绘制出了井间剖面电阻率近似成像图。该近似成像方法避开了反演成像中庞大的内存需求和计算量,计算效率高,并且成像结果表明该方法具有较好的效果,是一种行之有效的井间视电阻率资料处理手段。

瞬变电磁法2.5维有限差分正演模拟

近年来,国内外学者对瞬变电磁法2.5维有限单元正演模拟进行了大量的研究.在前人研究的基础上给出了矩形回线源瞬变电磁法2.5维有限差分正演模拟算法.从磁场垂直分量满足的扩散方程入手,推导了瞬变电磁法2.5维有限差分正演计算的差分方程;通过正余弦变换、Gaver-Stehfest变换、反傅氏变换等数值方法求解了均匀半空间矩形回线源激发的波数域瞬变场,作为初始条件;推导了波数域磁场向上延拓的公式,作为地空边界条件.最终建立了瞬变电磁法2.5维有限差分正演模拟算法.通过与解析解、有限元数值解的对比以及对典型模型的正演模拟,证明了算法的正确性与有效性.

瞬变电磁法数值模拟实验教学软件研究

瞬变电磁法是一种广泛应用于矿产资源、水资源、工程与环境地质调查的地球物理方法。由于电磁场偏微分方程的求解十分复杂,使得其理论教学过程非常费时。该文以提高教学效果为目的开发出瞬变电磁法数值模拟实验教学软件。该教学软件包括网格剖分模块、有限元计算模块、GS系数循环模块,傅氏系数循环模块等,通过按数值计算流程图的演示,使得学生更容易理解。数值模拟实验教学软件简化了教学过程,节约了教学时间,具有生动形象和易于理解的教学效果。

瞬变电磁法2.5维有限元数值模拟研究

本文对瞬变电磁法2.5维有限元正演进行了研究.从频率域麦克斯韦方程组出发,经过傅里叶变换推导出了走向y方向频率域电磁场响应的变分问题,然后运用频率域和时间域的转换公式求解出时间域瞬变电磁场的解.在求解频率域电磁场响应时为提高精度采用了基于二次插值的高阶有限元的算法,即单元网格插值为二次函数,同时推导出了经有限元离散后的泛函问题;在求解时间域电磁响应采用了正余弦变换的数字滤波算法.通过基本模型的正演,验证了算法的可行性.同时,也对比了基于G-S变换的线性有限元算法的数值结果,结果表明,本文采用的算法精度更高,层状模型最大延迟采样时间提高到了100 ms以上.

基于VC++和GDI+的瞬变电磁法数据管理及屏幕建模软件模块开发

综合分析瞬变电磁法的数据格式以及处理解释的方法,将理论与实际相结合,按照实际需要和软件工程的要求,采用面向对象程序设计思想和面向对象程序设计方法来研制功能较完整,结构合理,能提供给用户良好的图形用户界面和友好的应用环境,方便用户操作的瞬变电磁法屏幕建模软件模块。