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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.pdf


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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齐彦福,李貅蟪ご汉耄葜九,周建美孙乃泉踉坪,张博地球物理学报猟—摘要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。为此本文开以很好地识别各向异性主轴方向.埃琎,第卷第年齐彦福,李貅,殷长春等..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.地球物理学报,,痗,琩:./.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;异常识别痗中图分类号收稿日期一—,一—收修定稿,,——,瓽户ぐ泊笱У刂使こ逃氩饣嫜г海靼A执笱У厍蛱讲饪蒲в爰际跹г海ご”,,—基金项目国家自然科学基金重点项目,国家自然科学基金面上项目,陕西省自然科学基础研究计划项目,中国博士后科学基金面上项目醒敫咝;究蒲幸滴穹炎ㄏ钭式:献手第一作者简介齐彦福,男,年生,讲师,主要从事地球物理电磁正反演理论和方法技术研究.ㄑ蹲髡咭蟪ご海校晟淌冢液M飧叨巳瞬牛饕4邮碌绱趴碧嚼砺郏乇鹗呛娇蘸秃Q蟮绱欧矫娴难芯浚琋琇琘琫..猟瓹矗訮—&盨眆”琁厂盪”,眊“”,鱥”:甤。:.甤眊Ⅱ”珻颉礟琗”,眃
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引言高等优点,可以对高山、沙漠、森林、沼泽等难以开展时,时间域航空电磁响应将受到严重影响,尤其是当大程度地提高正演精度,而且还会极大地增加计算验误差,实现网格的逐步优化,进而达到提高计算精估计这一自适应算法的核心问题开发出多种自适应泛应用.基于梯度恢复的自适应方法首先计算恢复扑愫笱槲时问域航空电磁法具有勘探深度大、工作效率地面地球物理勘查工作的地区进行快速、高效的电磁探测,已被广泛应用于矿产资源勘查、环境地质调查、地下水和工程勘查等领域,;殷长春等,欢孀庞τ昧煊虻牟欢贤卣购涂碧侥标的精细化,需要解决的地质问题也越来越复杂.当遇到具有明显层理的沉积岩或裂隙发育地区,导电大地不同方向的导电能力发生变化,地下介质表现出宏观电导率各向异性,三维各向异性异常体存在时,这种影响更为突出.,涣踉坪椎龋.这导致基于各向同性模型的传统成像和一维反演技术不再适用于各向异性数据的反演解释,时间域航空电磁数据处理和反演必须考虑三维各向异性模型.因此,我们将目光转向三维各向异性大地正反演技术.正演模拟作为反演的基础,近年来已取得相当的研究成果,;汤井田等,;.,;孙怀凤等,;.,黄胙福等,;周健美等,欢飨蛞煨介质模型电性结构复杂,如何进行合理的网格剖分实现高精度正演模拟仍然是亟待解决的关键问题.在传统的网格剖分过程中,通常采用均匀加密的方式进行网格细化,但是这种网格剖分方式并不能最量.自适应网格优化算法的出现为进行最优化网格剖分提供了一条有效途径.该算法基于电磁场的传播规律,通过单元后验误差估计,识别剖分不合理的网格单元,然后利用局部网格加密方式降低单元后度的目的.与人为盲目的网格加密方式相比,白适应算法在网格加密过程中更具针对性,可以利用较少的网格获得较高的数值计算精度.因此,前人针对自适应网格优化技术开展了大量研究.,⑽频ピ:笱槲蟛网格优化策略.§和提出了基于残差的后验误差估计方法,然而通过数值实验发现该方法与基于梯度恢复的自适应方法相比,其计算精度较低,因此并未获得广梯度与数值梯度之间的差异,然后采用超收敛碎片恢复技术差.该方法已被广泛应用于三维稳定电流场和二维电磁场数值模拟当中籖,欢崩酶梅椒ù砣磁场数值问题时,求解梯度过程过于复杂,为此,捎梅ㄏ虻缌髅芏群颓邢虼懦〉牧条件定义单元后验误差对三维平面波场进行模拟,获得了很好的应用效果.曹晓月等在此基础上开发了考虑地形情况下三维大地电磁各向异性自适应有限元算法.酶梅椒ㄊ迪了时间域三维航空电磁响应自适应正演模拟.任政勇等进一步将该方法应用于直流电场各向异性介质数值模拟当中.然而,与直流和频率域电磁场正演问题不同,时间域航空电磁各向异性介质模型正演过程中不但要考虑地下各向异性电导率的影响,还需要兼顾电磁;;齐彦福等: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,.订—..籥,猚—“.籆.,;;;,;
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