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三维电磁扩散场数值模拟及磁化效应的影响

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李志旋, 岳明鑫, 周官群. 2019: 三维电磁扩散场数值模拟及磁化效应的影响, 物理学报, 68(3): 96-107. doi: 10.7498/aps.68.20181567
引用本文: 李志旋, 岳明鑫, 周官群. 2019: 三维电磁扩散场数值模拟及磁化效应的影响, 物理学报, 68(3): 96-107. doi: 10.7498/aps.68.20181567
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Li Zhi-Xuan, Yue Ming-Xin, Zhou Guan-Qun. 2019: Three-dimensional numerical simulation of electromagnetic diffusion problem and magnetization effects, Acta Physica Sinica, 68(3): 96-107. doi: 10.7498/aps.68.20181567
Citation: Li Zhi-Xuan, Yue Ming-Xin, Zhou Guan-Qun. 2019: Three-dimensional numerical simulation of electromagnetic diffusion problem and magnetization effects, Acta Physica Sinica, 68(3): 96-107. doi: 10.7498/aps.68.20181567
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三维电磁扩散场数值模拟及磁化效应的影响

  • 中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥,230026

  • 中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥230026;安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司,合肥231202

Three-dimensional numerical simulation of electromagnetic diffusion problem and magnetization effects

  • 摘要: 采用矢量有限元法实现了三维电磁扩散场数值模拟,并成功将其应用在大地电磁的正演研究中.为灵活精确地拟合起伏地形和地下不规则构造,采用由不规则四面体单元组成的非结构化网格,可根据模型设计的需要调整网格的大小.引入了基于二次场理论,将解析的一次场从总场中扣除,直接计算二次场,使得误差仅局限于相对较小的二次场,以提高总场计算精度.常规的节点有限元法不满足电性分界面上法向电场不连续和无源区单元内电流密度无散,违反麦克斯韦方程组.为克服节点有限元法的弊端,使用矢量有限元法求解基于二次电场的偏微分方程.另外,在算法设计中,考虑了磁导率参数的变化,可以模拟磁导率不均匀的模型.通过与COMMEMI模型已发表的结果对比,证明了本文算法的正确性和精确性.为突显非结构网格优势,计算了椭球异常体模型和任意地形模型的MT响应,并详细讨论了地形和磁化效应对三维数值模拟结果的影响.
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出版历程
  • 刊出日期:  2019-01-01

三维电磁扩散场数值模拟及磁化效应的影响

  • 中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥,230026
  • 中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥230026;安徽惠洲地质安全研究院股份有限公司,合肥231202

摘要: 采用矢量有限元法实现了三维电磁扩散场数值模拟,并成功将其应用在大地电磁的正演研究中.为灵活精确地拟合起伏地形和地下不规则构造,采用由不规则四面体单元组成的非结构化网格,可根据模型设计的需要调整网格的大小.引入了基于二次场理论,将解析的一次场从总场中扣除,直接计算二次场,使得误差仅局限于相对较小的二次场,以提高总场计算精度.常规的节点有限元法不满足电性分界面上法向电场不连续和无源区单元内电流密度无散,违反麦克斯韦方程组.为克服节点有限元法的弊端,使用矢量有限元法求解基于二次电场的偏微分方程.另外,在算法设计中,考虑了磁导率参数的变化,可以模拟磁导率不均匀的模型.通过与COMMEMI模型已发表的结果对比,证明了本文算法的正确性和精确性.为突显非结构网格优势,计算了椭球异常体模型和任意地形模型的MT响应,并详细讨论了地形和磁化效应对三维数值模拟结果的影响.

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