發(fā)布時間：2017-10-13 09:21

  本文關(guān)鍵詞：基于MPI的復(fù)電阻率法二維正反演并行算法研究

  更多相關(guān)文章： 復(fù)電阻率法 二維 有限單元法 數(shù)據(jù)空間 OCCAM反演 MPI并行

【摘要】：復(fù)電阻率法作為電法勘探的重要分支方法之一,已經(jīng)在固體礦產(chǎn)、水文地質(zhì)、環(huán)境監(jiān)測、工程地質(zhì)、油氣資源等領(lǐng)域得到應(yīng)用,是一種非常有前景的方法。相對其它電法方法,復(fù)電阻率法同時反演多參數(shù),通過對比組合解釋提供了更豐富的地電信息。當前,關(guān)于既考慮電磁效應(yīng)又考慮激電效應(yīng)的復(fù)電阻率法研究是一大熱點話題。本文完成了基于MPI并行的復(fù)電阻率法二維數(shù)據(jù)空間OCCAM反演研究。正演方面,本文基于二次場算法,從麥克斯韋方程組出發(fā),利用有限單元法,同時引入Cole-Cole模型,推導(dǎo)得到滿足的正演矩陣方程,正演矩陣方程中系數(shù)矩陣采取按行壓縮的方式存儲降低內(nèi)存需要。對于方程組的求解,通過兩種不同方法的試算,在精度滿足要求的情況下,選擇速度較快的超松弛迭代雙共軛梯度法。通過模型算例的計算,將計算結(jié)果與Kerry Key公開的一維、二維程序進行對比驗證,證明了本文完成的正演程序是正確的。反演方面,采用數(shù)據(jù)空間OCCAM法,通過引入伴隨方程法推導(dǎo)得到雅克比矩陣,用多排列電場數(shù)據(jù)同時反演Cole-Cole模型四個參數(shù)。在反演中,通過對不同模型參數(shù)加入界限約束和不同模型參數(shù)的拉格朗日因子選取不同,降低了反演的多解性同時增加了反演的穩(wěn)定性。考慮到計算速度的問題,引入MPI并行計算,針對多個發(fā)射源多個頻率的正演問題,完成了基于發(fā)射源并行的正演并行程序,而針對單個發(fā)射源多個頻率的正演問題,完成了基于頻率并行的正演并行程序,通過理論模型計算驗證了正演并行程序的準確性,同時通過統(tǒng)計時間數(shù)據(jù)分析其并行效率。針對多個發(fā)射源多個頻率的反演問題,實現(xiàn)了基于發(fā)射源并行的反演并行程序,通過理論模型的計算驗證了反演并行程序的正確性,統(tǒng)計其時間數(shù)據(jù),分析其并行效率。通過對正反演并行程序的計算得出,運用MPI并行在很大程度上提高了其運算速度,加速比隨著參與并行計算的進程數(shù)增多而增大,但并行效率降低。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)電阻率法 二維 有限單元法 數(shù)據(jù)空間 OCCAM反演 MPI并行
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P631.322
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 研究背景與研究意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-20
• 1.2.1 正反演方法研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.2 復(fù)電阻率法研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 本文研究內(nèi)容20-21
• 1.4 主要創(chuàng)新點21-22
• 第2章 復(fù)電阻率法二維正演研究22-42
• 2.1 滿足的麥克斯韋方程組22-25
• 2.2 有限單元法分析25-30
• 2.2.1 伽里金法26-27
• 2.2.2 格林公式27-28
• 2.2.3 有關(guān)公式推導(dǎo)28-30
• 2.3 邊界條件30
• 2.4 Cole-Cole模型30-31
• 2.5 方程組的求解31-36
• 2.5.1 系數(shù)矩陣的存儲32-33
• 2.5.2 解方程組方法的對比33-36
• 2.6 正演基本流程36-37
• 2.7 正演算法計算精度檢驗37-41
• 2.7.1 層狀介質(zhì)計算結(jié)果對比37-39
• 2.7.2 二維棱柱體計算結(jié)果對比39-41
• 2.8 本章小結(jié)41-42
• 第3章 復(fù)電阻率法二維反演研究42-57
• 3.1 反演基本理論42-44
• 3.2 OCCAM反演44-45
• 3.3 數(shù)據(jù)空間OCCAM反演45-49
• 3.3.1 數(shù)據(jù)空間與模型空間OCCAM反演的異同47-48
• 3.3.2 mC的求取48-49
• 3.4 雅克比矩陣的計算49-56
• 3.4.1 伴隨方程法51-53
• 3.4.2 物性參數(shù)約束53-55
• 3.4.3 復(fù)電阻率對Cole-Cole模型四個參數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)55-56
• 3.5 反演基本流程56
• 3.6 本章小結(jié)56-57
• 第4章 基于MPI的復(fù)電阻率法二維正反演并行算法研究57-89
• 4.1 MPI簡介57-62
• 4.1.1 什么是MPI57-58
• 4.1.2 MPI的產(chǎn)生58-59
• 4.1.3 MPI基本函數(shù)介紹59-61
• 4.1.4 加速比與并行效率61-62
• 4.2 正演并行算法62-71
• 4.2.1 多個發(fā)射源多個頻率時，僅發(fā)射源采取并行63-67
• 4.2.2 單個發(fā)射源多個頻率時，僅對頻率采取并行67-71
• 4.3 反演并行算法71-88
• 4.3.1 模型算例一71-80
• 4.3.2 模型算例二80-88
• 4.4 本章小結(jié)88-89
• 第5章 結(jié)論與建議89-91
• 5.1 結(jié)論89-90
• 5.2 研究工作展望90-91
• 致謝91-92
• 參考文獻92-100
• 附錄100

【參考文獻】

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本文編號：1024055