基于COMSOL软件的大地电磁正演模拟

发布时间：2022-12-25 09:06

　　大地电磁三维数值模拟是地球物理勘探研究的热点问题，其为三维反演的前提和基础。由于三维正演模拟计算收敛性差，计算时间长等问题，目前尚处于研究阶段。COMSOL MULTIPHYSICS软件是一款大型有限元法三维数值模拟软件，本文基于该软件研究了其使用条件，并模拟了一维、二维及三维大地电磁场响应，研究了大地电磁法中的相关问题。 本文采用COMSOL MULTIPHYSICS软件中的AC/DC模块和RF射频模块对大地电磁层状介质（均匀半空间、两层G、三层H和三层K）进行了二维、三维正演模拟，并与解析解对比分析。结果显示，视电阻率误差控制在1%以内，相位误差控制在2%以内，模拟精度较高，验证了用该软件进行大地电磁模拟的可行性。同时在二维空间模拟低阻模型、低阻-高阻横向混合模型、高阻-低阻垂向混合模型、岩体-矿体复杂模型等，结果显示，二维TE模式反映地质体水平分界面更具优势，TM模式反映地质体垂直分界面更具优势，且与文献[64]中的结论一致。在三维空间模拟COMMEMI3D₁模型，并绘制了TE、TM模式中视电阻率和相位的平面等值线图和拟断面图，通过平面等值线图与文献[... 

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题依据和意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 大地电磁正演模拟研究现状
        1.2.2 大地电磁三维地质体二维模拟研究现状
        1.2.3 大地电磁静态效应研究现状
    1.3 研究思路与研究内容
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 研究内容
第二章 大地电磁测深正演理论
    2.1 正演基本理论
    2.2 一维正演问题
        2.2.1 均匀半空间问题
        2.2.2 一维层状介质问题
    2.3 二维正演问题
        2.3.1 二维正演边值问题
        2.3.2 二维正演变分问题
        2.3.3 二维正演有限单元法
        2.3.4 视电阻率和阻抗相位的计算
    2.4 三维正演问题
        2.4.1 三维正演边值问题
        2.4.2 六面体剖分单元
        2.4.3 广义变分原理
    2.5 大型稀疏复线性方程组解法
    2.6 本章小结
第三章 COMSOL MULTIPHYSICS 软件介绍
    3.1 COMSOL MULTIPHYSICS 软件简介
    3.2 COMSOL MULTIPHYSICS 软件模拟大地电磁流程
        3.2.1 几何模型建立
        3.2.2 网格剖分
        3.2.3 求解和后处理
    3.3 本章小结
第四章 大地电磁模拟结果验证及分析
    4.1 精度验证
    4.2 二维模型
        4.2.1 低阻模型
        4.2.2 低阻-高阻横向混合模型
        4.2.3 高阻-低阻垂向混合模型
        4.2.4 岩体-矿体复杂模型
    4.3 三维模型
        4.3.1 模型概述
        4.3.2 模拟结果
    4.4 三维地质体二维模拟可行性分析
        4.4.1 地质模型
        4.4.2 三维地质体三维模拟与二维模拟结果误差分析
        4.4.3 8km 长三维地质体二维模拟视电阻率相位误差统计
        4.4.4 20km 长三维地质体二维模拟视电阻率相位误差统计
    4.5 大地电磁静态效应研究
        4.5.1 二维静态效应
        4.5.2 三维静态效应
        4.5.3 二维和三维静态效应对比分析
    4.6 本章小结
第五章 结论和建议
    5.1 结论
    5.2 建议
参考文献
致谢



本文编号：3726327