本文選題：譜元法 + 各向異性��； 參考：《Applied Geophysics》2017年03期

【摘要】：航空電磁法具有高采樣率探測特征,傳統(tǒng)數(shù)值模擬方法為保證航電響應(yīng)計(jì)算精度,特別是針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)體(如電各向異性),需要對(duì)模擬域進(jìn)行精細(xì)剖分,導(dǎo)致計(jì)算工作量龐大。因此本文采用譜元法對(duì)航空電磁各向異性響應(yīng)進(jìn)行三維正演模擬,該方法結(jié)合譜方法和有限元法雙重優(yōu)勢,它與譜方法類似采樣高階基函數(shù)代替有限元中的線性插值,同時(shí)具有有限元擬合邊界的靈活性。因此該方法能改善離散網(wǎng)格內(nèi)部的數(shù)值模擬精度,減弱數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)網(wǎng)格的依賴性,實(shí)現(xiàn)航空電磁各向異性響應(yīng)的高精度計(jì)算。首先,本文將旋轉(zhuǎn)張量的各向異性電導(dǎo)率引入Maxwell方程,并給出GLL譜元基函數(shù)給出電場表示形式,采用伽遼金加權(quán)余量法形成基于譜元法大型線性方程組獲得電磁響應(yīng),以VMD發(fā)射源為例進(jìn)行航空電磁響應(yīng)模擬。其次,本文采用粗物理網(wǎng)格四階譜元法對(duì)任意各向異性半空間的航空電磁響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算,通過與一維半解析解對(duì)比驗(yàn)證了該算法的高精度性。再次,本文采用不同物理網(wǎng)格和譜元階數(shù)討論不同各向異性條件下三維異常體的航空電磁響應(yīng),得出了不同各向異性異常體的電磁響應(yīng)的收斂條件。最后,本文首次基于譜元算法,采用Hr/Hz方式給出了三維各向異性異常體,各向異性圍巖以及圍巖和異常體同時(shí)存在各向異性時(shí)航空電磁各向異性的識(shí)別方式,這航空電磁各向異性的三維反演和各向異性地質(zhì)區(qū)域測量具有指導(dǎo)意義。
[Abstract]:Airborne electromagnetic method (AEM) has the characteristics of high sampling rate detection. In order to ensure the accuracy of avionics response, the traditional numerical simulation method, especially for complex geological bodies (such as electrical anisotropy), needs to be subdivided into the simulation domain, which results in a huge amount of computational work.In this paper, spectral element method is used to simulate the anisotropic response of aeronautical electromagnetic field. This method combines the advantages of spectral method and finite element method. It is similar to the spectral method by sampling high order basis function instead of linear interpolation in finite element method.At the same time, it has the flexibility of finite element fitting boundary.Therefore, this method can improve the accuracy of numerical simulation in discrete meshes, reduce the dependence of numerical simulation results on the grid, and realize the high accuracy calculation of aeronautical electromagnetic anisotropic response.Firstly, the anisotropic conductivity of rotating Zhang Liang is introduced into the Maxwell equation, and the basic function of GLL spectral element is given to express the electric field. The Galerkin weighted residual method is used to form a large linear system of equations based on spectral element method to obtain the electromagnetic response.The VMD emitter is taken as an example to simulate the aero-electromagnetic response.Secondly, the fourth order spectral element method of rough physical grid is used to calculate the aero-electromagnetic response of any anisotropic half-space. The high accuracy of the algorithm is verified by comparison with the one-dimensional semi-analytical solution.Thirdly, the aero-electromagnetic responses of three-dimensional anomalous bodies under different anisotropic conditions are discussed by using different physical meshes and spectral element orders, and the convergence conditions of electromagnetic responses of different anisotropic anomalous bodies are obtained.Finally, based on the spectral element algorithm for the first time, Hr/Hz method is used to identify the three-dimensional anisotropic anomaly body, the anisotropic surrounding rock and the anisotropy of the surrounding rock and the abnormal body at the same time.The three-dimensional inversion of aero-electromagnetic anisotropy and the measurement of anisotropic geological regions are of guiding significance.
【作者單位】： 吉林大學(xué)地球探測科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;
【基金】：financially supported by the Key Program of National Natural Science Foundation of China(No.41530320) China Natural Science Foundation for Young Scientists(No.41404093) Key National Research Project of China(Nos2016YFC0303100 and 2017YFC0601900) China Natural Science Foundation(No.41774125)
【分類號(hào)】：P631.325

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本文編號(hào)：1735917