基于GPU的CSAMT三维正演的并行外推多网格法研究
批准号:
41474103
项目类别:
面上项目
资助金额:
85.0 万元
负责人:
潘克家
依托单位:
学科分类:
油气地球物理学
结题年份:
2018
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
席振铢、李帝铨、肖晓、王小捷、张林成、张海湘、付弘流、刘桂东
中文摘要
可控源音频大地电磁法(CSAMT)是近年发展起来的、很有前景的地球物理勘探方法之一,在矿产及油气勘探、地热勘查和水文工程地质勘查等领域得到了广泛应用。多重网格法以其高效率正逐步应用到电磁场数值模拟中。本项目拟开展基于GPU的CSAMT三维正演的并行外推瀑布式多网格法(EXCMG)研究。对Coulomb规范下磁矢势和电标势满足的耦合方程组,导出其线性有限元解的渐近展开式,由此构造不同嵌套网格下的Richardson外推公式,结合局部加密等级网格和双共轭梯度法等技巧,将EXCMG法应用到具有奇性(电偶源)的三维、复数域CSAMT正演问题。以此为基础,研究该方法的GPU并行方案,在高性能计算服务器上实现上亿自由度的三维CSAMT法快速、高精度正演。通过典型地电模型测试并改进算法,为方法的进一步应用奠定基础。本项目的研究对促进勘探电磁法正反演的快速发展,提高资料解释水平,具有重要的理论和实际意义。
英文摘要
Controlled source audio magnetotelluric (CSAMT) method is a promising geophysical method developed in recent years, which is commonly used for mineral and petroleum exploration, geothermal exploration and other hydrological, engineering geological exploration. Because of its high-efficiency, multigrid method has been gradually applied to the numerical simulation of electromagnetic fields. The project will focus on a GPU-based parallel extrapolation cascadic multigrid (EXCMG) method which is used for three-dimensional CSAMT forward modeling. First, we will derive asymptotic expansions of linear finite element solutions to the coupled equations in terms of the magnetic vector potential and electric scalar potential of the Coulomb gauge. Next we will construct Richardson extrapolation formulas for different nested grids, then combine with the locally refined meth and bi-conjugate gradient method and other techniques. We finally apply EXCMG to three-dimensional CSAMT forward problems with singularities (electric dipole) in complex field. Based on the above results, a GPU-based parallel implementation of the EXCMG algorithm will be developed. High-precision numerical simulation of CSAMT data with hundreds of millions of degrees of freedom can also be implemented rapidly on high performance computing server. Through a large number of numerical simulations, we can analyze and improve the algorithm, which lays the foundation for the further application of the method. The expected results of the project have an important theoretical and practical value for promoting the rapid development of forward and inverse electromagnetic modeling and improving the level of data interpretation for geophysical exploration.
可控源音频大地电磁法(CSAMT)是近年发展起来的、很有前景的地球物理勘探方法之一,在矿产及油气勘探、地热勘查和水文工程地质勘查等领域得到了广泛应用。..本项目开展基于外推瀑布式多网格法(EXCMG)法的 CSAMT 三维正演研究。本项目成功将EXCMG 法进行推广与改进,应用到具有奇性(电偶源)的三维、复数域CSAMT 正演问题。EXCMG算法与经典迭代求解器对比表明:EXCMG算法收敛速度与问题规模无关,具有更高的效率,且随着问题规模的增加,EXCMG效率优势更加明显。EXCMG方法为三维CSAMT正演的有效方法。通过大量典型模型的计算与分析,测试并改进算法,为后续三维反演的研究奠定基础。..本项目的研究成果可在计算地球物理领域得到广泛的应用,具有重要的理论意义和工程实用价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
登录
查看更多内容
Gravity anomalies of arbitrary 3D polyhedral bodies with horizontal and vertical mass contrasts up to cubic order
水平和垂直质量对比高达立方级的任意 3D 多面体的重力异常
DOI:
10.1190/geo2017-0219.1
发表时间:
2018-01-01
期刊:
GEOPHYSICS
影响因子:
3.3
作者:
[Ren, Zhengyong, Zhong, Yiyuan, Pan, Kejia]
通讯作者:
Pan, Kejia
Maximum norm error analysis of an unconditionally stable semi-implicit scheme for multi-dimensional Allen–Cahn equations
多维 Allen-Cahn 方程无条件稳定半隐式格式的最大范数误差分析
DOI:
10.1002/num.22333
发表时间:
--
期刊:
Numer Methods Partial Differential Eq.
影响因子:
--
作者:
[Dongdong He, Kejia Pan]
通讯作者:
Kejia Pan
An unconditionally stable linearized CCD–ADI method forgeneralized nonlinear Schrödinger equations with variable coefficients in two and three dimensions
用于二维和三维可变系数广义非线性薛定谔方程的无条件稳定线性化 CCD-ADI 方法
DOI:
10.1016/j.camwa.2017.04.009
发表时间:
2017
期刊:
Computers and Mathematics with Applications
影响因子:
2.9
作者:
[He Dongdong, Pan Kejia]
通讯作者:
Pan Kejia
A linearly implicit conservative difference scheme for the generalized Rosenau-Kawahara-RLW equation
广义Rosenau-Kawahara-RLW方程的线性隐式保守差分格式
DOI:
10.1016/j.amc.2015.09.021
发表时间:
2015-09
期刊:
Applied Mathematics and Computation
影响因子:
4
作者:
[He Dongdong, Pan Kejia]
通讯作者:
Pan Kejia
DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
地球物理学报
影响因子:
--
作者:
[潘克家, 汤井田, 杜华坤, 蔡志杰]
通讯作者:
蔡志杰
共 18 条
极端地质条件下三维大地电磁正反演关键技术研究
-
批准号:--
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:56万元
-
批准年份:2022
-
负责人:潘克家
-
依托单位:
外推瀑布式多网格法及其在地球物理学中的应用
-
批准号:2018JJ1042
-
项目类别:省市级项目
-
资助金额:0.0万元
-
批准年份:2018
-
负责人:潘克家
-
依托单位:
基于矢量有限元和瀑布式多重网格法的大地电磁带地形三维并行正演研究
-
批准号:41874086
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:63.0万元
-
批准年份:2018
-
负责人:潘克家
-
依托单位:
外推瀑布式多网格法及其在三维地电磁场计算中的应用
-
批准号:41204082
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:25.0万元
-
批准年份:2012
-
负责人:潘克家
-
依托单位:
国内基金
海外基金