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针对三维地电场正演数值计算过程中形成的超大规模稀疏线性方程组,在分析此类线性方程组的一般解法基础上,着重阐述一种适宜求解此类方程组的Lanczos迭代过程与算法原理。同时,当地下介质的电性差异较大时,形成系数矩阵A的条件数就很大,可对算法进行适当改进。讨论采用不完全Cholesky分解方法进行预条件处理,经过条件数改善后,形成新的线性方程组系数矩阵,就会变为一个近似的单位矩阵。经改进后的Lanczos算法,将提高数值计算稳定性,从而加快迭代收敛速度,为提高反演质量提供基础。 相似文献
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三维电阻率法对反演的精度和速度的要求越来越高,而正演是反演的基础,因此直流电阻率三维正演计算的速度和精度是三维电阻率反演实用化的关键。这里利用对称超松弛预条件共轭梯度法(SSOR-PCG),求解有限差分法离散生成的大型稀疏线性方程组,预条件矩阵的选择大大降低了系数矩阵的条件数,结合矩阵的一维非零元素压缩存储模式,使得正演计算速度得以提高,而内存占用量明显减小。在直流电阻率三维正演中采用异常场法,提高了电源点附近的解的精度。利用编制的有限差分正演程序,对两层模型、垂直接触带模型和低阻异常体模型进行了数值模拟,计算结果表明该算法是可行的,且可以明显提高正演计算的速度和精度。 相似文献
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系数矩阵存储和线性方程组求解是限制三维电磁积分方程方法发展的主要因素。Zhdanov提出准线性（QL）近似技术,建立了复杂散射场与背景场的线性关系,有效地避免了积分方程中大型线性方程组的求解,但是该算法用于多源问题航空电磁正演模拟时精度不高。因此,本文提出一种基于多重网格准线性（MGQL）近似的算法,并利用系数矩阵的Toeplitz性质存储矩阵和快速傅里叶变换,实现了矩阵与向量的快速乘积、降低了计算复杂度,采用多重网格结合了积分方程方法和准线性近似解法的优点,在保证精度的条件下提高计算速度、减少存储量。针对不同类型网格的模拟实验表明,相比于传统积分方程方法,本文算法在保证计算精度的同时,可以将计算速度极大地提高（>10倍）。 相似文献
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《物探化探计算技术》2016,(3)
用fortran语言编程实现了有限元三维大地电磁正演,通过层状介质模型、二维棱柱体模型及三维低阻体模型结果的对比,验证了所编写程序的正确性。首先通过加入第一类边界条件,减少了最终求解方程组的维数,同时对系数矩阵的存储采用非零存储技术,大大降低了对计算机内存的需求;最后在串行程序的基础上,基于MPI实现了频点间的并行,并对一个三维模型进行计算,并行后开启4进程时加速比达到了2.328,有效地减少了所需时间。 相似文献
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目前有限元技术的开发及在电磁勘查技术中的应用已日趋成熟.然而,有限元正演模拟主要集中于地面和海洋电磁,航空电磁三维有限元模拟尚没有受到足够重视.以前人工作为基础,利用结构化网格实现了航空电磁系统的三维矢量有限元正演模拟.从二次场双旋度矢量非齐次亥姆霍兹方程出发,应用广义变分原理推导出变分方程,并采用六面体单元剖分,将场置于单元棱边上,对每个单元应用线性插值,最后合成含有稀疏矩阵的线性方程组.针对航空电磁多源性问题,利用MUMPS(multifrontal massively parallel sparse direct solver)直接求解器进行求解,在保证精度的前提下大幅度提高计算速度.利用单个异常体模型检验算法的精度和软件的稳定性,进而通过典型地电模型的模拟验证算法的有效性.对不同地下电性结构正演模拟结果进行对比分析,进一步研究了覆盖层和垂直接触带等典型构造对航空电磁响应的影响特征. 相似文献
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在三维电阻率的正演计算中往往涉及到快速、准确求解大型线性方程纽Ax=b的问题。通过采用有限差分法来构造出求解点电源三维地电场的大型稀疏对称线性方程组。并引入Lanczos迭代技术，构造出三对角阵方程组，然后采用正交分解法进行求解，它是Krylov子空间方法中的一种。与传统迭代算法相比，它占用内存少，收敛速度快且稳定。针对大型稀疏矩阵及MATLAB语言的特点，采用简单记录矩阵的非零元素值及其所在行、列值的方法存储大型稀疏矩阵，可大大节省机器内存，提高运算速度。理论分析和计算实例显示，此算法是地电三维正演计算的有效方法，为下一步的反演计算打好基础。 相似文献
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正演是反演技术的基础,正演速度和求解反演问题的系数矩阵存放一直是起伏地形下重、磁三维反演的关键技术问题。这里提出了一种起伏地形下重磁快速正演计算方法,其计算原理是根据反演在垂向的剖分层数,利用水平地形正演计算形成二个不同大小刻度标尺矩阵,然后在模型空间,使用分段线性插值的方式,直接计算出起伏地形观测点的正演值。该方法的主要特点是在保持很高的计算精度下计算速度可提高二倍,且节省计算内存,适合起伏地形下重磁三维反演技术研究。 相似文献
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采用广义变分原理,基于矢量基函数详细推导了大地电磁三维矢量有限元方程。为了提高计算精度和效率,应用直接法强加边界条件改善总体系数矩阵的条件数,同时使用SSOR(symmetric successive over relaxation)预处理的双共轭稳定梯度法求解复对称大型稀疏线性方程组。并利用国际标准模型与相关参考文献的结果进行了对比,验证了算法的准确性。对一个典型的三维低阻体模型进行正演,得到了不同测线的视电阻率和相位断面图,并与二维正演结果进行对比分析。结果表明:在x方向测线上,ρ_(yx)变化幅度较ρ_(xy)小,中心测线上的ρ_(yx)和ρ_(xy)响应均与二维TM模式条件下的响应特征相似。 相似文献
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On the transition between 2D and 3D dunes 总被引：3，自引：0，他引：3
Sediment transport in sand-bedded alluvial channels is strongly conditioned by bedforms, the planimetric morphology of which can be either two- or three-dimensional. Experiments were undertaken to examine the processes that transform the bed configuration from two-dimensional (2D) dunes to three-dimensional (3D) dunes. A narrowly graded, 500 μm size sand was subjected to a 0·15 m deep, non-varying mean flow ranging from 0·30 to 0·55 m sec−1 in a 1 m wide flume. Changes in the planimetric configuration of the bed were monitored using a high-resolution video camera that produced a series of 10 sec time-lapsed digital images. Image analysis was used to define a critical value of the non-dimensional span (sinuosity) of the bedform crestlines that divides 2D forms from 3D forms. Significant variation in the non-dimensional span is observed that cannot be linked to properties of the flow or bedforms and thus appears random. Images also reveal that, once 2D bedforms are established, minor, transient excesses or deficiencies of sand are passed from one bedform to another. The bedform field appears capable of absorbing a small number of such defects but, as the number grows with time, the resulting morphological perturbations produce a transition in bed state to 3D forms that continue to evolve, but are pattern-stable. The 3D pattern is maintained by the constant rearrangement of crestlines through lobe extension and starving downstream bedforms of sediment, which leads to bifurcation. The experiments demonstrate that 2D bedforms are not stable in this calibre sand and call into question the reliability of bedform phase diagrams that use crestline shape as a discriminator. 相似文献
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This paper described a technique for obtaining three-dimensional mine design information using a two-dimensional finite element program where the mining geometry consists of an extensive array of underground rooms and pillars. The technique is based upon a simple augmentation of forces in a two-dimensional analysis to produce the same average pillar stress that would occur in a full three dimensional analysis. Detailed comparisons between a three-dimensional analysis, a two-dimensional analysis (plane stress and plane strain) and an augmented two-dimensional analysis (also plane stress and plane strain) of stress about a typical coal mine pillar are presented. A local factor of safety is defined and then mapped over the pillar midplane, the immediate roof and immediate floor using the results from the full three-dimensional analysis. Comparisons of roof and pillar safety factor distributions obtained by the three-dimensional, two-dimensional and augmented two-dimensional analyses show that the minimum safety factors in the pillar (at the pillar sides) are predicted quite closely by the augmented two-dimensional techniqe (plane stress). The same is true of the immediate roof, although the three-dimensional safety factor tends to be higher in the roof (over the room) than that calculated by the augmented twodimensional technique. The augmented loading procedure appears to hold considerable promise as a very efficient and cost reducing techniqe for mine pillar design. 相似文献
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以TGP超前地质预报理论和实际工程资料为基础,运用信息化逻辑方法对TGP二维与三维地质预报成果进行分析对比,主要从预报地质构造的位置、规模、围岩级别和产状四个成果比较二者的相同和不同之处。结果表明,对于隧道前方岩性无明显差异的围岩,二维与三维的地质预报结果基本相同;对于与隧道斜交的地质构造,二维与三维地质预报在构造产状预报结果上相近,但二维地质预报在围岩级别预测方面有利,三维地质预报在规模和位置的预报方面有利;对于与隧道激发炮孔连线一侧边墙不相交的地质构造,二维与三维地质预报结果基本不同,且三维比二维的地质预报结果有利。 相似文献
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三维地质填图为我国启动的新一轮地质调查项目,为提高重磁资料在三维地质填图中的应用效果,笔者提出重磁资料2.5D/3D相互约束重磁反演技术方案:利用重磁资料2.5D剖面反演结果、3D物性反演结果作为彼此反演约束条件,并通过了理论模型试验。试验结果表明,该技术方案使反演结果中物性参数、空间位置更接近理论模型体。通过对本溪—临江地区思山岭铁矿磁异常及酸性岩体重力异常进行反演实践——估算磁异常铁矿资源量、研究酸性侵入岩深部展布形态的效果良好,可为大面积三维填图提供有效途径。 相似文献
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基于FLAC~(3D)的复杂地貌三维地质建模 总被引：2，自引：0，他引：2
针对复杂地貌和地质构造条件下数值模拟的建模问题,基于FLAC3D平台提出了从局部到整体的建模思想,采用Brick单元和Tetrahedron单元通过编程生成复杂地貌条件下的三维地质体模型。利用趋势面分析法拟合出层状连续地质体,将其定义为不同的"群",建立了多层状三维地质体结构模型。采用interface界面模拟出了断层面,并与趋势面相结合,构建了断层上下盘中的地层。认为通过数学分析结合计算机编程,可以实现直接在FLAC3D中进行复杂地貌和地质构造条件下的地质体建模。 相似文献
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二维与三维边坡稳定性分析得到的安全系数存在着差异,讨论这种差异与滑体几何尺寸及土体强度参数间的变化规律及其形成机制,可为合理地评价边坡稳定性分析提供理论依据。针对均质三维边坡,利用基于滑面正应力修正模式的极限平衡法分析程序,定性地讨论滑体形态、长高比、坡比、土体强度参数等指标对二维与三维安全系数计算结果差异(以F3/F2表示)的影响,总结F3/F2与影响指标间的变化规律,分析变化规律形成的内在机制。从工程应用的角度,给出需要考虑该差异影响的分界标准。研究表明,F3/F2随着长高比L/H、内摩擦角?及坡比m的增大逐渐减小,随着黏聚力c的增大逐渐增大;对于满足下列条件之一的边坡,宜采用三维安全系数来评价其稳定性,(1) L/H ≤ 5的滑坡体;(2) 5< L/H ≤ 10且 c > 25 kPa(或? < 15°,或m < 1.0) 的滑坡体。研究成果可为合理评价边坡稳定性分析方法提供参考。 相似文献
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复杂地层结构的2D、3D剖面显示技术研究 总被引：1，自引：2，他引：1
将计算机图形学扫描线区域填充算法应用于地质科学计算可视化。是图形工程应用领域的扩展。这里应用改进扫描线算法，实现了复杂地质结构的地质属性填充的二维、三维剖面图绘制．为地质专家直观观察地质空间数据．有效分析空间数据提供了逻辑思维空间平台。这里分析了改进扫描线算法的实现技术思路，并讨论了剖面树ST和有效表AT的数据结构及其改进扫描线算法实现步骤和面向对象类封装的实现软件结构，最后还给出了该算法应用Delphi和OpenGL实现二维、三维复杂地质属性剖面图绘制实例。这些实例表明了这种算法是可行的。 相似文献