[发明专利]复杂地形下的时域地空瞬变电磁三维数值模拟方法

摘要

本发明涉及一种复杂地形下的时域地空瞬变电磁三维数值模拟方法。采用非均匀网格对计算模型中空气层和起伏地形进行剖分，将一阶高斯脉冲导数作为虚拟发射源引入到显式有限差分迭代计算中去，避免了计算初始场繁琐过程，并采用虚拟场软源加载方式，电磁场具有更强的传播和穿透能力，可以实现较长时窗电磁数值计算；最后通过在虚拟波动场中加载CFS‑PML边界条件，根据收发距对虚拟波场中电磁波反射系数及表面波吸收特性参数进行调整，有效解决了发射源位于区域边界处计算误差较大的问题，给出了最优化参数选取方案，实现了复杂地质条件下电性源单侧全区域的时域地空三维电磁高精度模拟。解决了复杂地质条件下的时域地空瞬变电磁模拟计算问题。

主权项

一种复杂地形下的时域地空电磁三维数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：A、基于波场变换技术将时域麦克斯韦方程变换到虚拟波动场中，先建立虚拟波动场和扩散场的角频率关系，构建虚拟波动场与扩散场之间的变换方程，通过变换获得虚拟波动场中的控制方程；B、采用非均匀网格技术，对计算模型中空气层及复杂地形部分进行剖分；C、选用一阶高斯脉冲的导数作为虚拟发射源，采用软源加载方式来加载电性源，在非均匀网格上对电磁波激励源进行模拟；D、根据收发距对虚拟波场中电磁波反射系数及表面波吸收特性参数进行调整，完成CFS‑PML边界条件的加载；E、根据有限差分数值计算的稳定性条件，设置时间步长等参数，设置发射源参数，完成虚拟波动场中电磁场数值计算；F、将虚拟波动场中基于虚拟发射源计算的电磁响应转换为真实时间域扩散场的电磁响应；G、构造脉冲响应函数，根据点源、偶极源与长导线源之间积分关系，求解时域电磁法探测系统的脉冲响应函数，最终得到真实发射激励源下的时域电磁响应。