2.5维直流电法正演中Fourier逆变换离散波数的最优化选取

从优化模型和计算方法2方面改进点源2.5维直流电法正演中Fourier逆变换离散波数的最优化选取方法.首先利用均匀半空间点源电位的精确解,基于最小二乘法给出计算离散波数的改进非线性最优化问题;然后,利用差分进化(DE)算法进行求解;最后,研究参与计算的电极距数对模拟精度的影响.对具有解析解的典型地电模型,通过与已有文献计算结果进行比较,验证方法的可行性.研究结果表明:增加参与计算的电极距数可有效提高视电阻率曲线近源处的计算精度,并能保证较大电性差异情形下的计算精度;与现有离散波数相比,本文方法得到的波数具有更高的精度和更大的适用范围.     

大地电磁二维正演响应特征试算

采用基于有限差分的大地电磁二维正演程序,分别对单个低阻异常体、高低阻复合异常体和断层两侧高阻异常体模型进行了模拟计算,对比TE、TM视电阻率和相位特征以及TP振幅的响应规律进行模拟归纳并且总结出大地电磁二维正演的响应特征,为大地电磁方法的设计和数据解释提供参考与借鉴.通过计算结果表明:在二维大地电磁测深正演响应特征中,TE、TM视电阻率和相位以及TP幅值展现出不同的形态,其中TE模式可以更好地分辨纵向地质体异常,TM模式可以更好地分辨横向地质体异常.     

坑道内赤道偶极电阻率测深的可行性

对坑道内赤道偶极装置电阻率测深的可行性进行研究。分别在4个坑道面上布设测线，利用赤道偶极电阻率测深装置对坑道周围介质进行探测；采用有限单元法对坑道内赤道偶极装置电阻率测深进行正演计算。计算结果表明，对于单个地质体，坑道内任一断面的视电阻率异常均与其相邻的2个坑道面上的测深断面异常性质相反，而与坑道对面的测深断面异常性质相似；当坑道面外侧存在多个地质体时，各坑道面上的测深断面均不能将其有效区分。根据视电阻率测深断面异常形态和性质，对地质体的定位和定性解释的难度很大。采用赤道偶极装置在坑道中进行电阻率测深是不合适的。     

基于有限单元法的三维地电断面电阻率反演

在三维电阻率的有限单元正演模拟中,简化边界条件以减少计算时间,推导了用异常电位法计算偏导数矩阵的方法,克服了总电位法中的电源点附近节点电位模拟误差的影响,使偏导数计算精度大幅度提高;在最小二乘反演中,加入体积因子以解决多解性问题,并提高了反演精度;通过对典型模型的试算,反演结果与真实模型较吻合.     

海洋油气勘探中电磁法频率域2.5维正演研究

以南海某海盆为背景,根据地震资料圈定靶区,用2.5维频率域正演程序进行数值模拟,用距海底150 m的水平电偶极子源激发0.01~1 Hz的低频电磁波,海底沉积层的异常区域填充海水、油和气等不同电阻率介质,采用沉底式观测装置观察其沿偶极方向的电场响应。结果表明,海洋2.5维频率域电磁法可以较为清晰地区分海底油气和水等高阻异常,将不同发射频率的电场响应等值线图叠放在一起,可以确定在一定电阻率假设下,分辨率最好的发射频率。与三维电磁法和一维电磁法相比较,2.5维正演在有效性和效率方面都有较大的优势,可为以后实际海洋油气勘探工程实践提供技术指导和设计参考。     

基于二次场算法的时间域激电2.5D有限元正演

二次场算法是提高时域激电正演计算精度的有效方法之一,能很好处理场源奇异问题。研究工作首先通过引入Cole-Cole模型,推导了在此模型下复电阻率二次场满足的边值问题;并利用有限单元法进行数值计算。然后通过Guptasarma滤波算法,实现了频率域激电到时域激电的转换,改变了传统求解时域激电的方法。为了提高计算效率,首先对边界采取近似处理。经处理的刚度矩阵只与供电频率及波数有关,而与供电点位置无关。其次设计了基于图论理论的矩阵重排与填入元分析算法,实现了矩阵的LDLT分解,从而实现了基于二次场算法的时间域2.5维激电正演的快速算法。利用快速算法,计算并分析了视电阻率、视极化率异常特征;其次通过计算频散率异常特征,验证了极化率与频散率对异常体响应具有相似性。     

井间视电阻率的几何成像方法

基于非全空间直流电场的原理,采用镜像法推导出有别于半空间和全空间的视电阻率计算公式,求出与所有电位对应的视电阻率;以观测井深为纵坐标、供电井深为横坐标绘制视电阻率等值线图,由此得出井间异常体的影像图;应用三维三线性插值有限单元正演模拟方法,计算并分析几种典型的地质模型。研究结果表明:由视电阻率等值线形态能够判断异常体的空间形态和正确位置,但井间低阻体表现为高视电阻率异常,井间高阻体表现为低视电阻率异常;采用该方法所得垂向分辨率较高,确定深度较准确,但不能得出地层真电阻率。     

基于二维非结构网格的全隐式,迎风格式欧拉方程研究

对二维非结构网格进行了网格重构,使用格点格式有限体积法离散流场方程,采用Roe矢通量分裂方法计算通量,时间推进采用Lu-SGS方法.通过对NACA0012翼型和RAE2822翼型的流场模拟,验证了本算法的可行性和高效性.     

高密度电阻率法异常旁侧效应的认识与探讨

随着高密度电阻率法的广泛应用,当前以二维反演为主的资料解释方法中,经常会遇到旁侧效应解释问题.在三维高密度电法应用水平不高的当下,研究清楚二维高密度电法在勘探过程中旁侧效应的响应机制,会使二维高密度电法的测试结果更为准确,同时得到更广泛的应用.作者通过Res3dmod正演软件建模,利用Res3dinv反演软件获取反演数据结果,研究低阻地质体对测量结果的影响,抽取切片数据结果与二维反演软件Res2dinv处理得到的实例结果做对比,讨探旁侧效应的响应机制和一般规律,最后得出地质体旁侧效应的几点认识和相关应用体会.     

稳定点电流源场三维有限差分正演模拟

文章阐述了用有限差分模拟计算三维稳定点电场的原理,提出了可以节约内存,提高运算速度的剖分网格,差分格式和超松弛迭代数值解的计算方法。并采用解析法计算点电源在均匀大地条件下产生的正常电位场,用有限差分计算异常地电异常体引起的异常电位场,进而得到实际电位场,简化了三维地电场数值模拟的问题,并且有效地控制了模拟计算精度。     

基于有限体积法的离散裂缝模型两相流动模拟

正确认识裂缝性油藏流体流动规律是其高效开发的基础,离散裂缝模型因其对裂缝予以显式降维处理,能够大大提高计算效率而逐渐成为当前研究的热点。有限体积法在控制体单元上具有明确的物理意义,能够严格保证局部质量守恒,适用于流场性质不连续的情况。基于Delaunay三角网的对偶网格构建有限体积控制单元,推导了离散裂缝模型油水两相流动控制方程的有限体积数值计算格式,实现了离散裂缝模型油水两相数值模拟,通过算例验证了该方法的正确性与高效性。研究表明:该方法能够严格保证局部质量守恒,计算过程中收敛性较好,适用于离散裂缝油藏的数值模拟,与单孔隙介质模型计算结果具有很好的一致性,计算效率提高2.5～3.0倍。     

基于局部加密等级网格的2.5D直流电法有限元模拟

合理截取半圆形计算区域,采取局部加密的?-等级网格,结合对称行索引存贮格式(CSR)及并行稀疏直接求解器PARDISO,提出一种高效、高精度的2.5D直流电阻率法有限元正演方案,并编制相应的Fortran程序,对具有解析解的3个典型地电模型进行计算与分析。研究结果表明:圆形截断边界不仅便于在径向方向上采取?-等级网格剖分,而且能大大简化有限元模拟中单元刚度矩阵的计算;结构化的等级网格避开了通常非结构化网格有限元计算时繁琐的网格剖分及总体刚度阵的集成过程,且能在不增大问题规模的前提下,显著提高2.5D直流电法正演源点附近的模拟精度;Intel MKL的PARDISO求解器能在普通PC机上5 s内求解电法正演有限元离散得到的100万阶稀疏线性方程组,可广泛用于各种地球物理正演问题。     

辛算法在地震物探中的应用

首先将一维人工地震的数学模型化为偏微分方程组，离散此方程组的空间偏导数得到一个Ｈａｍｉｌｔｏｎ系统，再用梯形公式，它对应ｅｘ的对角Ｐａｄｅ逼近，来求该系统的数值解即得到这个问题的辛差分算法．证明了该算法的稳定性，给出了正演计算实例，及计算解和理论解的比较．     

基于Matlab的直流电阻率三维数值模拟及可视化

针对直流电阻率法的三维正演问题,采用积分方程法的数值解法,特别地,对板状体三维模型做了具体的网格剖分,在Matlab下编程实现了求解其电位分布的算法.根据电位分布分别采用中间梯度法,三极剖面法和联合剖面法计算了地面的视电阻率分布.结果表明,视电阻率异常图充分显示了积分方程求解的正确性.对于该结果,在Matlab中采用GUI编程生成了更为方便的人机交互式正演界面,该界面具有直观、高效的特点.     

垂直磁偶源频率域电磁测深法一维正演及响应特征

为了探究磁偶源频率域电磁法的测深能力,本文以垂直磁偶源频率域电磁剖面装置为例,从垂直磁偶极子在一维层状介质的Z方向磁场公式出发,在低感应系数条件下推导了视电导率的表达式,最终实现了垂直磁偶源频率域电磁测深法的一维正演；然后通过对典型层状模型进行一维正演模拟,分析了磁偶源频率域电磁测深法的响应特征。研究结果表明：通过同时减小发射频率和增大收发距并保持频率与收发距平方的乘积不变能够实现电阻率测深,属于频率和几何测深联合方式,可见该方法能够准确地反映地下介质视电阻率的垂向变化信息。     

利用Monte Carlo方法求解线性抛物型问题(英文)

提出一种一维线性抛物型偏微分方程的温度分布函数的数值解法,数值算法是基于在空间和时间上采用紧有限差分法(CFD)得到离散化的控制方程进而利用Monte Carlo(MC)随机模拟方法求解所得的方程.通过比较由CFD方法和有限差分法(FD)得到的数值解与精确解的误差的计算结果说明了所提方法的效率和精度.     

利用超松弛预处理共轭梯度法求解大型稀疏方程组

利用有限差分法构造大型稀疏方程组对井地电位成像测量非均质电阻率的三维正演进行研究。对于线性方程组Ax=b,A是大型稀疏的带状矩阵,解大型稀疏方程组的直接共轭梯度法,一般要求巨大的计算机内存来存储系数矩阵A,而且计算速度极其慢。因此引入按行索引的稀疏存储模式及超松弛预处理共轭梯度算法,充分利用系数矩阵A的稀疏性,使得需要的内存大大减小,充分提高运算速度。这种方法对井地电位成像测量非均质电阻率的三维正演具有一定的实用价值。     

基于二维浅水方程的溃坝水流数值模拟

针对溃坝水流的特点, 提出了一种基于二维浅水方程的数学模型, 对溃坝水流进行数值模拟研究. 模型采用二阶leap-frog格式和一阶迎风格式相结合的有限差分格式进行数值离散, 计算网格采用时间和空间交错网格. 在模型建立完善的基础上, 对模型进行一维和二维的数值验证, 主要算例包括:下游有水的溃坝洪水理论解, 带有三角形障碍物的一维溃坝模型试验以及二维溃坝数值模型试验. 通过与理论解和实测值比较, 结果表明模型具有良好的稳定性以及模拟间断水流和处理动边界问题的能力.     

基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测正演方法

为进一步提高隧道全时域激发极化多参数超前探测的效果,采用滤波算法进行计算时间域等效电阻率,采用有限单元法进行计算,提出一种基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测正演方法。该方法针对时间域Cole-Cole表达式计算收敛性差的问题,引入滤波算法进行时间域激发极化等效电阻率的计算,提高算法的收敛性;针对正演过程中大型矩阵求解影响计算效率的问题,引入OpenMP并行算法,实现隧道全时域激发极化超前探测正演的加速运算。最后,开展数值算例和物理模型试验。研究结果表明：该正演方法对异常体有敏感响应,且在加快正演速度具有显著优势。通过基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测获得的观测数据与实际探测数据较为相符,这为基于全时域激发极化隧道超前探测提供了一种可行的正演算法。     

半线性抛物问题的一类三次有限体积元方法

为得到一维半线性抛物方程混合初边值问题的数值解,采用有限体积元方法,提出一种基于插值导数超收敛点的一类三次有限体积元全离散格式,并给出误差估计,证明了格式在时间和空间方向分别有2阶和4阶收敛精度.通过具体数值算例验证了理论分析的正确性和格式的有效性.结果表明:该格式计算效果良好,是一种有效的格式.