The invention provides a fast construction method of support region for DC resistivity element-free method simulation, which comprises the following steps: determining the distribution of medium, topography and electrodes of two-dimensional geoelectric model, establishing the calculation domain of DC resistivity element-free method, using irregular nodes to discretize the geoelectric model, first according to the x-coordinate of nodes and then rooting. All nodes are numbered according to the Z coordinate from small to large, and the initial support domain parameters are given; the first-level local support domain is constructed based on the center point of the background unit, in which the background unit is divided into four sub-domains, and the second-level support domain is constructed with the center point of the sub-domain as the center. Ng nodes which are nearest to each Gaussian point in the sub-domain are selected as the support domain, and the apparent resistivity parameters are obtained by element-free method. The support region can be quickly constructed based on discrete model of arbitrary node distribution, and the calculation efficiency of conventional DC resistivity element-free forward method is improved.
【技术实现步骤摘要】
一种直流电阻率无单元法模拟的支持域快速构造方法
本专利技术涉及一种勘探地球物理领域的直流电阻率正演方法,特别涉及复杂地电模型的高精度、高灵活性和高适应性无单元正演方法。
技术介绍
直流电阻率勘探是地球物理勘探中的一种重要方法,被广泛应用于固体矿产资源勘探、水文地质勘察、环境治理与监测、工程地球物理勘查等领域。测量的视电阻率与地下介质的电阻率有着直接的关系,通过人工向地下供电,在地表或者井中观测视电阻率可以对地下电阻率异常体分布进行判断。随着直流电阻率勘探技术的发展,对复杂地形、地下介质复杂形态和分布的地电模型的高精度、高适应性和灵活性的正演方法的需求日益增长,无单元法是新兴的一种数值模拟方法(Belytschko,etal.,1994;HadiniaandJafari,2015),其仅需节点信息,不依赖网格链接信息,摆脱了网格的约束而具有高灵活性和适应性的特点,同时由于采用高精度的插值方法其具有高精度的特点,被广泛研究,目前在直流电阻率正演模拟中已获得了应用(麻昌英等,2017)。然而,直流电阻率无单元法常规的支持域构造方法中,对每一个高斯点均在全局节点内独立进行支持域构造,需对所有节点按照节点编号由小到大逐一搜索,当支持域内节点数不满足设定要求时,需扩大或减少支持域尺寸重新构造支持域,直至满足支持域设定要求,耗费大量的时间,限制了无单元法在直流电阻率正演模拟中的应用。因此,有必要设计一种快速的支持域构造方法,提高直流电阻率无单元正演计算效率。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是,针对现有技术的不足,提供了一种直流电阻率无单元法模拟的支持域快速构造方法 ...
【技术保护点】
1.一种直流电阻率无单元法模拟的支持域快速构造方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、地电模型建立:首先,根据二维地电模型中介质电阻率的分布、异常体的几何形态和地形起伏情况建立无单元法区域Ω,并设置好电极布设位置、观测装置、观测点位置,根据地质异常体位置和几何形态、地形起伏形态、电极位置布置节点分布情况,在无单元法区域中将二维地电模型采用一组任意分布的节点进行离散;步骤2、对节点排序编号及给定初始参数:先根据节点的x坐标再根据z坐标由小到大对所有节点进行排列编号,给定初始支持域尺寸dx和dz,一级局部支持域节点数Nmax1,二级局部支持域节点数Nmax2,高斯点支持域节点数Ng,计算域x方向中点的x坐标Xcent;步骤3、支持域构造设计:首先,在计算域内采用矩形背景单元覆盖计算域,在背景单元内布置高斯积分点;其次,以背景单元中心点为中心,使用初始支持域尺寸,搜索包含在内的节点,选取距离中心点最近的Nmax1个节点作为一级支持域;将背景单元划分为四个子域,以以子域中心点为中心,在一级局部支持域中选取距离中心最近的Nmax2作为二级局部支持域;最后,在二级局部支持域中,为在对应的子域内的每 ...
【技术特征摘要】
1.一种直流电阻率无单元法模拟的支持域快速构造方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、地电模型建立:首先,根据二维地电模型中介质电阻率的分布、异常体的几何形态和地形起伏情况建立无单元法区域Ω,并设置好电极布设位置、观测装置、观测点位置,根据地质异常体位置和几何形态、地形起伏形态、电极位置布置节点分布情况,在无单元法区域中将二维地电模型采用一组任意分布的节点进行离散;步骤2、对节点排序编号及给定初始参数:先根据节点的x坐标再根据z坐标由小到大对所有节点进行排列编号,给定初始支持域尺寸dx和dz,一级局部支持域节点数Nmax1,二级局部支持域节点数Nmax2,高斯点支持域节点数Ng,计算域x方向中点的x坐标Xcent;步骤3、支持域构造设计:首先,在计算域内采用矩形背景单元覆盖计算域,在背景单元内布置高斯积分点;其次,以背景单元中心点为中心,使用初始支持域尺寸,搜索包含在内的节点,选取距离中心点最近的Nmax1个节点作为一级支持域;将背景单元划分为四个子域,以以子域中心点为中心,在一级局部支持域中选取距离中心最近的Nmax2作为二级局部支持域;最后,在二级局部支持域中,为在对应的子域内的每一个高斯点选取距离其最近的Ng个节点作为支持域;步骤4、对地电模型进行无单元法计算:对每一个高斯积分点,利用其支持域内Ng个节点信息构造RPIM形函数,利用该组形函数对高斯积分点处的场值进行插值计算,使用高斯积分计算如(1)式所示的2.5维直流电阻率边值问题对应的变分问题;对所有背景单元均进行如上的无单元法计算后,获得该无单元法方程组KU=F,其中K为N×N维的无单元法刚度系数矩阵,N为计算域中节点总数,U为无单元法区域节点波数域电位对应的N×1维的列向量,F为N×1维的无单元法方程右端项列向量;对无单元法方程进行求解,获得节点电场...
【专利技术属性】
技术研发人员:麻昌英,柳建新,郭荣文,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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