本書開展了基于三種不同求解系統(tǒng)的可控源電磁法(CSEM)數(shù)值模擬研究: 雙旋度結(jié)構(gòu)電場方程、 雙旋度結(jié)構(gòu)A-Φ耦合勢方程和拉普拉斯結(jié)構(gòu)的A-Φ耦合勢方程, 系統(tǒng)闡述了三維(3D)CSEM數(shù)值模擬的基本理論及求解系統(tǒng)的性能。全書共7章: 第1章介紹了CSEM數(shù)值模擬的背景、 工作原理、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及進展情況; 第2章介紹了電偶源在任意層狀介質(zhì)的基本原理, 包括電偶源在任意層狀介質(zhì)解析表達式的推導、 Hankel積分推導以及水平電偶源1D數(shù)值計算; 第3章主要介紹了基于電場雙旋度方程的3D CSEM正演基本理論, 探討了基于偶極子源的場源加載技術(shù)及邊界條件等內(nèi)容; 在此基礎(chǔ)之上, 推導了3D CSEM正演的基本公式, 并設(shè)計了相應的地電模型進行數(shù)值分析; 第4章介紹了基于雙旋度結(jié)構(gòu)的A-Φ耦合勢方程的3D CSEM正演基本理論, 推導了基于任意場源加載的基本表達式以及雙旋度結(jié)構(gòu)A-Φ耦合勢的3D CSEM 有限元系統(tǒng)方程, 并對典型地電模型進行了數(shù)值計算; 第5章介紹了拉普拉斯結(jié)構(gòu)A-Φ耦合勢方程的3D CSEM正演基本理論, 推導了拉普拉斯結(jié)構(gòu)A-Φ耦合勢的3D CSEM 有限元系統(tǒng)方程, 設(shè)計了相應的地電模型, 對不同迭代和直接求解器的收斂性進行了較為系統(tǒng)的分析和探討; 第6章主要對比分析了三種CSEM系統(tǒng)方程的求解性能, 包括收斂性、 時間消耗、 內(nèi)存需求及其求解精度等; 第7章介紹了一種有限元-積分方程耦合的3D CSEM正演的基本理論, 包括張量格林函數(shù)的積分計算、 張量格林函數(shù)奇異性去除技術(shù)以及3D CSEM滿足的有限元-積分方程耦合的基本公式, 同時設(shè)計了相應的地電模型分析了該方法的求解精度及效率等。
本書將常規(guī)的有限元、 積分方程法及有限元與積分方程耦合技術(shù)應用到3D CSEM正演中, 主要為地球物理專業(yè)的教師、 研究生、 本科生以及從事地球物理數(shù)值模擬的工程技術(shù)人員提供參考。