基于非结构有限元的频率/时间域航空电磁系统仿真研究
发布时间：2023-03-02 07:39
航空电磁法(AEM)作为一种高效的地球物理勘查手段,因其无需地面工作人员接近勘查区域,特别适合沙漠、高山、湖泊、沼泽等地形条件复杂地区的地球物理勘探任务。近年来,随着对航空电磁高分辨率、大勘探深度等特点认识的不断深入,航空电磁法在矿产资源、地下水及环境工程等众多领域获得了广泛应用。目前,航空电磁数据主要使用一维成像和反演技术进行处理,即假设地下介质为层状介质模型,对航空电磁数据进行反演成像。然而,通常情况下地下介质分布十分复杂,将三维模型近似为简单一维模型进行处理往往给航空电磁数据解释结果带来较大误差。因此,在对航空电磁数据进行一维数据处理的同时,有必要对重点勘探靶区进行精细的二维和三维反演解释。航空电磁正演是航空电磁数据反演解释的基础。有效的正演算法能够提高航空电磁响应的计算速度、改善计算精度,进而为提高航空电磁二、三维反演的有效性提供前提。本文系统研究了频率域和时间域航空电磁二、三维正演算法,分析研究了各向同性和任意各向异性介质地电模型的航空电磁响应特征。由于非结构网格能够拟合任意不规则物性分界面,而有限单元法能够模拟任意复杂模型的电磁响应,本文使用基于非结构网格的有限元实现了航空...
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 航空电磁系统发展现状
1.2.1 国外航空电磁系统发展现状
1.2.2 国内航空电磁系统发展现状
1.3 电磁正演模拟技术发展现状
1.3.1 有限差分法
1.3.2 有限元方法
1.3.3 积分方程方法
1.4 自适应有限元技术发展现状
1.5 主要研究内容
1.5.1 二维航空电磁正演模拟及响应特征分析
1.5.2 三维航空电磁正演模拟及响应特征分析
1.5.3 三维航空电磁面向目标自适应网格加密算法
1.5.4 三维各向异性模型航空电磁正演模拟及响应分析
1.6 论文创新点
第2章 有限元方法基础理论
2.1 边值问题求解
2.1.1 里兹法
2.1.2 伽辽金法
2.2 有限元方法的形函数
2.2.1 标量形函数
2.2.2 矢量形函数
2.3 非结构网格剖分
2.3.1 二维非结构网格剖分
2.3.2 三维非结构网格剖分
2.4 小结
第3章 二维航空电磁正演模拟
3.1 正演模拟算法
3.1.1 边值问题的推导
3.1.2 频率域航空电磁响应求解
3.1.3 时间域航空电磁响应求解
3.2 航空电磁系统
3.2.1 航空电磁系统类型
3.2.2 航空电磁系统参数
3.3 正演模拟结果分析
3.3.1 精度验证
3.3.2 地形效应对频率域航空电磁响应的影响特征
3.3.3 地形效应对时间域航空电磁响应的影响特征
3.4 小结
第4章 三维航空电磁正演模拟
4.1 正演模拟算法
4.1.1 边值问题的推导
4.1.2 航空电磁响应求解
4.2 正演模拟结果分析
4.2.1 精度验证
4.2.2 地形效应对频率域航空电磁响应的影响特征
4.2.3 地形效应对时间域航空电磁响应的影响特征
4.3 起伏地表对不同发射波形响应影响特征分析
4.4 小结
第5章 三维航空电磁自适应有限元算法
5.1 航空电磁自适应算法
5.1.1 后验误差估计
5.1.2 加权系数计算
5.1.3 自适应算法
5.2 航空电磁自适应正演模拟结果分析
5.2.1 均匀半空间模型精度验证及结果分析
5.2.2 起伏地表模型模拟结果分析
5.3 小结
第6章 任意各向异性介质的三维航空电磁正演模拟
6.1 正演模拟算法
6.1.1 各向异性电导率张量的数学描述
6.1.2 各向异性介质的航空电磁响应求解
6.2 正演模拟结果分析
6.2.1 精度验证
6.2.2 起伏地表模型频率域航空电磁响应特征分析
6.2.3 起伏地表模型时间域航空电磁响应特征分析
6.3 小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3752225
【文章页数】：171 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究目的和意义
1.2 航空电磁系统发展现状
1.2.1 国外航空电磁系统发展现状
1.2.2 国内航空电磁系统发展现状
1.3 电磁正演模拟技术发展现状
1.3.1 有限差分法
1.3.2 有限元方法
1.3.3 积分方程方法
1.4 自适应有限元技术发展现状
1.5 主要研究内容
1.5.1 二维航空电磁正演模拟及响应特征分析
1.5.2 三维航空电磁正演模拟及响应特征分析
1.5.3 三维航空电磁面向目标自适应网格加密算法
1.5.4 三维各向异性模型航空电磁正演模拟及响应分析
1.6 论文创新点
第2章 有限元方法基础理论
2.1 边值问题求解
2.1.1 里兹法
2.1.2 伽辽金法
2.2 有限元方法的形函数
2.2.1 标量形函数
2.2.2 矢量形函数
2.3 非结构网格剖分
2.3.1 二维非结构网格剖分
2.3.2 三维非结构网格剖分
2.4 小结
第3章 二维航空电磁正演模拟
3.1 正演模拟算法
3.1.1 边值问题的推导
3.1.2 频率域航空电磁响应求解
3.1.3 时间域航空电磁响应求解
3.2 航空电磁系统
3.2.1 航空电磁系统类型
3.2.2 航空电磁系统参数
3.3 正演模拟结果分析
3.3.1 精度验证
3.3.2 地形效应对频率域航空电磁响应的影响特征
3.3.3 地形效应对时间域航空电磁响应的影响特征
3.4 小结
第4章 三维航空电磁正演模拟
4.1 正演模拟算法
4.1.1 边值问题的推导
4.1.2 航空电磁响应求解
4.2 正演模拟结果分析
4.2.1 精度验证
4.2.2 地形效应对频率域航空电磁响应的影响特征
4.2.3 地形效应对时间域航空电磁响应的影响特征
4.3 起伏地表对不同发射波形响应影响特征分析
4.4 小结
第5章 三维航空电磁自适应有限元算法
5.1 航空电磁自适应算法
5.1.1 后验误差估计
5.1.2 加权系数计算
5.1.3 自适应算法
5.2 航空电磁自适应正演模拟结果分析
5.2.1 均匀半空间模型精度验证及结果分析
5.2.2 起伏地表模型模拟结果分析
5.3 小结
第6章 任意各向异性介质的三维航空电磁正演模拟
6.1 正演模拟算法
6.1.1 各向异性电导率张量的数学描述
6.1.2 各向异性介质的航空电磁响应求解
6.2 正演模拟结果分析
6.2.1 精度验证
6.2.2 起伏地表模型频率域航空电磁响应特征分析
6.2.3 起伏地表模型时间域航空电磁响应特征分析
6.3 小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢
本文编号：3752225
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