层状地质条件下任意位置偶极源电磁场响应的计算方法技术

本发明专利技术提供了一种层状地质条件下任意位置偶极源电磁场响应的数值计算方法，包括以下步骤：步骤S100：根据偶极源在层状介质中的位置定义各地层；步骤S200：正交分解偶极源；步骤S300：推导单位偶极源在各个地层产生的洛伦兹矢量势表达式；步骤S400：根据洛伦兹矢量势表达式，推导各地层内电磁场表达式；步骤S500：使用高斯外推法计算电磁场表达式内贝塞尔函数积分，得电磁场的数值解；步骤S600使用数值解乘以偶极源极矩得到偶极源电磁场响应。本发明专利技术运用相邻地层之间洛伦兹矢量势所满足的关系式，利用偶极源所在地层特解循环递推得到所有地层洛伦兹矢量势表达式，再通过洛伦兹矢量势得到电磁场表达式。最后使用高斯外推法计算电磁场表达式中贝塞尔函数积分，得到偶极源的电磁场响应。具有理论清晰，计算精度高的特点。

Calculation method of electromagnetic field response of dipole source at any position in layered geological condition

【技术实现步骤摘要】
层状地质条件下任意位置偶极源电磁场响应的计算方法
本专利技术涉及电磁计算领域，特别地，涉及一种层状地质条件下任意位置偶极源电磁场响应的计算方法。
技术介绍
一维电磁场响应计算方法包括数值解法与解析解两大类。数值解法包含微分方程法与积分方程法，其关键在于，将地下介质剖分为离散单元，使用各离散单元内电磁场相互关系形成方程组，求解方程组得到所有单元内电磁场数值解。数值解法往往需要大量单元，导致单元电磁场形成的关系方程组规模巨大，求解时间长。解析计算一维层状地质条件下任意位置偶极源电磁场响应，与传统有限元、有限差分及积分方程等数值算法相比，具有高效率的特点。层状地质条件下任意位置偶极源电磁场响应计算广泛适用于数值模拟，方法探索，仪器研究等物探领域。目前一维层状介质一维电磁场解析解普遍使用矩阵传播法直接针对电磁场偏微分方程求解，本专利技术引入洛伦兹矢量势作为中间变量，具有以下两点优势(1)通过洛伦兹矢量势表达，电磁场将区分为电流项与电荷项两部分，有利于分析层状介质中不同频率电磁波传播物理机制；(2)本专利技术中包含洛伦兹矢量势的求取，为基于洛伦兹矢量势的三维数值模拟方法提供了解析解基础；目前电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.层状地质条件下任意位置偶极源电磁场响应的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100：根据偶极源在层状介质中的位置定义地层；步骤S200：正交分解偶极源；步骤S300：推导单位偶极源在各地层的洛伦兹矢量势表达式；步骤S400：推导各地层内任意位置电磁场表达式；步骤S500：使用高斯外推法计算电磁场表达式内的贝塞尔函数积分，得电磁场的数值解；步骤S600：数值解乘以偶极源极矩，得到偶极源电磁场响应。

【技术特征摘要】
1.层状地质条件下任意位置偶极源电磁场响应的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100：根据偶极源在层状介质中的位置定义地层；步骤S200：正交分解偶极源；步骤S300：推导单位偶极源在各地层的洛伦兹矢量势表达式；步骤S400：推导各地层内任意位置电磁场表达式；步骤S500：使用高斯外推法计算电磁场表达式内的贝塞尔函数积分，得电磁场的数值解；步骤S600：数值解乘以偶极源极矩，得到偶极源电磁场响应。2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤S100的具体方法是：根据偶极源z坐标确定偶极源所在地层，定义源上方地层和源下方地层，对地层进行编号，并根据原始地层参数得到编号后各地层层厚、电导率和边界深度信息。3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，步骤S200的具体方法是：计算偶极源极矩大...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘嵘，柳卓，柳建新，郭荣文，王建新，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43