频率域航空电磁法2.5维数值模拟软件开发

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:a9249228
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航空电磁法(Airborne Electromagnetic简称AEM)是航空物探常用的测量方法之一。直升机频率域航空电磁系统IMPULSE拥有水平共面、垂直同轴两组线圈。本文将针对IMPULSE系统开展有限单元法2.5正演研究,并形成一套完整实用的正演软件。对于航空电磁法的2.5维问题,地下介质电性参数是二维,场源是三维,因而电磁场的分布是三维的,属三维正演问题。但是利用电磁场沿走向方向以场源中心是对称的这一特点,可以通过沿走向方向做傅里叶变换把空间域的2.5维问题转化为波数域的二维问题处理。频率域航空电磁法相对地面电磁法而言,有其独特的方面:激发源为磁性源,可等效成磁偶极子;接收的是磁场;激发和接收位置位于离地面一定高度处,且收发距比较小,收发距是固定的;场源是移动的;激发和接收频点数比较少等特点。本文选取有限单元法求解航空电磁法的边值问题,对场源项的处理方法、边界条件、波数域各磁场分量计算方法、傅里叶反变换离散波数的选取方法、生成有限单元网格的原则等技术进行了研究,实现了频率域航空电磁系统二维数值模拟计算。针对直升机航空电磁法编写了一套具有人机交互式的网格剖分软件,利用OpenMp并行库对频率域航空电磁数值模拟算法进行了并行设计,解决了计算各个频率下波数域中一次场带来的低效率,速度慢的问题,为今后的反演奠定了基础。并对正演计算结果进行可视化,形成了一套完整的正演软件。本文还利用新开发的正演软件对典型的二维地电模型进行数值计算测试分析,了解了它们在水平共面和垂直同轴两种装置下的响应特征。地下介质为倾斜板状体、棱柱体等良导体时,水平共面装置高频分量显示为双峰,低频则为单峰;垂直同轴装置高频为单峰,低频(实分量)为双峰。此时,不同装置类型反映的电阻率分布特征均有误差,水平共面装置表现为表层差异较大,垂直同轴装置深层差异大。
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