[发明专利]二维强磁场数值模拟方法、装置、设备及介质

说明书

二维强磁场数值模拟方法、装置、设备及介质，对于沿y轴方向无限延伸的异常体构建异常体模型并对其剖分，对剖分得到的各长方形单元顶点处的磁化率进行赋值，磁化率为常数；然后将空间域异常场磁位和空间域磁化强度满足的二维偏微分方程转为空间波数混合域一维常微分方程，将空间波数混合域异常场磁位满足的边值问题模型转化为等价的变分问题模型；通过求解变分问题模型，得到空间波数混合域异常场磁位、磁场强度后将其分别转换为空间域异常场磁位、磁场强度，迭代计算直至收敛。本发明考虑了自退磁效应的影响，对于二维强磁性体磁异常的刻画更加准确，而且大大提高了计算精度和计算效率。

技术领域

本发明属于强磁体数值模拟技术领域，特别涉及一种二维强磁场数值模拟方法、装置、设备及介质。

背景技术

磁法勘探是通过观测和分析由岩石、矿石或其他探测对象磁性差异引起的磁异常，进而研究地下地质构造的一种地球物理勘探方法，主要应用于矿产资源勘探中。而自然界中，铁矿大多都是高磁化率和强剩磁的，且退磁效应的存在会导致异常幅值变小，当不考虑退磁效应影响时所估算出来的资源量会比实际资源量要少很多。因此强磁场的勘探对于对磁测资料的正确处理、准确的地质解释有重要意义。

理论上，复杂形体重磁异常正演可以分为三度体和二度体，解释人员可以使用二维模型、2.5维模型或者三维模型来模拟不同复杂程度的场源。实际情况下，所有的地质体都是三维的，磁异常正演应该都以三维模型为基础，但是三维模型的计算量往往都非常大。在实际的重磁勘探过程中，有很多线性地质体，比如断层、接触带等，这类地质体走向方向的尺度远比垂直其走向方向的尺度大，那么它们的实际场源分布就可以用走向方向无限延伸的二度体代替，不仅可以大大减少计算时间，相应的反演算法也比较容易实现。

然而目前而强磁勘探技术领域中，对于强磁场的数值模拟大部分仍停留在空间域中，空间域数值模拟方法应用于大规模复杂介质条件下强磁场的数据处理和精细反演成像时效率低，因此，研究一种高效、高精度的强磁场数值模拟有重要意义。

发明内容

本发明着眼于二维强磁勘探，旨在提出一种二维强磁场数值模拟方法、装置、设备及介质，其适用于二维强磁性介质的高效、高精度的数值模拟计算。正演是反演的基础，该发明能有效地提高二维强磁场反演的计算效率，对于扩大强磁场勘探应用范围和地质解释准确度都有重要意义。

为实现上述技术目的，本发明提出的技术方案为：

一方面，本发明提供一种二维强磁场数值模拟方法，包括：

对于沿y轴方向无限延伸的异常体，在xoz平面确定目标区域，所述异常体xoz方向的整个截面包含在所述目标区域中，对目标区域进行网格剖分，得到多个长方形单元，对各长方形单元顶点处的磁化率χ进行赋值，磁化率χ为常数；

根据磁化率张量、空间域背景场磁场强度、空间域异常场磁场强度，得到空间域磁化强度；

利用一维傅里叶变换将空间域异常场磁位和空间域磁化强度满足的二维偏微分方程转为空间波数混合域一维常微分方程；

基于空间波数混合域一维常微分方程，并结合设定的空间波数混合域异常场磁位需满足的边界条件，将空间波数混合域异常场磁位满足的边值问题模型转化为等价的变分问题模型；

求解变分问题模型，得到空间波数混合域异常场磁位；

基于空间波数混合域异常场磁位，求得空间波数混合域异常场磁场强度；

通过反傅里叶变换将空间波数混合域异常场磁位以及空间波数混合域异常场磁场强度转换为空间域异常场磁位以及空间域异常场磁场强度；

判断当前是否满足迭代终止条件，如满足则输出当前计算得到的空间域异常场磁位以及空间域异常场磁场强度。

另一方面，本发明提供一种二维强磁场数值模拟装置，包括：