稳定条件突破CFL限制的显式有限差分法模拟地形模型的三维半航空瞬变电磁响应
结题报告
批准号:
41974158
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
毛立峰
依托单位:
学科分类:
矿产地球物理学
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
毛立峰
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中文摘要
由于体积效应严重、带地形复杂模型的三维正演还不成熟等原因,半航空瞬变电磁资料解释方面出现技术瓶颈,是一项需要亟待解决的问题。而用传统FDTD方法模拟时,由于空气网格的存在,受到CFL限制的时间步长非常小,计算时间步数很多,导致复杂模型的三维正演的计算效率非常低,无法达到实用化的目的。为此,本项研究提出了一种新颖的显式有限差分算法,分别在时间域和伪波域里实现,使得其时间步长可控且大于CFL限制条件,从而提高计算效率。该方法是使用了基于本征正交分解的模型降阶技术,对系统矩阵进行压缩,再做矩阵特征值扰动变换,重构系统矩阵,因而能够快速完成步进计算,得到半航空瞬变电磁响应。项目比较新方法与传统FDTD方法的计算精度、计算复杂度等,给出可行性的严格理论证明。最后,用野外复杂模型进行仿真测试,验证方法的有效性。该方法可以扩展到其它瞬变电磁的数值模拟中,具有重大的理论价值和应用价值。
英文摘要
The application of Semi-airborne TEM (SATEM) method has encountered technical bottlenecks because of serious volume effect, unsolved 3D forward of complex model with tomography etc. The time-step in standard FDTD must satisfy Courant-Friedrichs-Lewy limit (CLF) which results a very small time-step for a complex model containing air grids in FDTD. In such cases, both the large number of unknowns and time-steps make FDTD simulations very time consuming and then the forward method hasn’t been practical by now. In this project, a novel explicit finite-difference scheme implemented in time domain and fictitious wave domain respectively whose time-step is is controllable and beyond the CFL limit and accordingly the computational efficiency can be enormously improve. For this purpose, the system matrix is compressed based on Proper Orthogonal Decomposition (POD) model-order reduction techniques and a perturbation algorithm to accelerate finite-difference simulations. The method is examined mathematically and compared against the standard FDTD, demonstrating the accuracy and computational complexity, etc. The practical models are also used to test the proposed algorithm. This simulation method can also be used in other transient electromagnetic method and has both theoretical and practical value.
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专利列表
DOI:: 10.11720 /wtyht.2021.1586
发表时间:2021
期刊:物探与化探
影响因子:--
作者:何可;郭明;胡章荣;易国财;王仕兴
通讯作者:王仕兴
DOI:10.1007/s11770-020-0826-6
发表时间:2020-09
期刊:Applied Geophysics
影响因子:0.7
作者:Yunjian Yang;Xuben Wang;Xuejun Liu;Xiaoli Mi;L. Mao
通讯作者:Yunjian Yang;Xuben Wang;Xuejun Liu;Xiaoli Mi;L. Mao
DOI:10.3390/math9050519
发表时间:2021-03
期刊:Mathematics
影响因子:2.4
作者:Ruiheng Li;Gao Lei;Nian Yu;Jianhua Li;Liu Yang;E. Wang;Xiao Feng
通讯作者:Ruiheng Li;Gao Lei;Nian Yu;Jianhua Li;Liu Yang;E. Wang;Xiao Feng
DOI:10.1109/mgrs.2021.3097325
发表时间:2022
期刊:IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine
影响因子:14.6
作者:Ruiheng Li;Nian Yu;Enci Wang;Xuben Wang;Zhibo Sun;Xialan Wu;Lifeng Mao
通讯作者:Lifeng Mao
DOI:--
发表时间:2021
期刊:地球物理学进展
影响因子:--
作者:王仕兴;易国财;王绪本等
通讯作者:王绪本等
固定翼航空瞬变电磁波的三维数值模拟
  • 批准号:
    41174092
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    毛立峰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金