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直流电阻率法三维正演的聚集代数多重网格算法研究
  • ISSN号:1672-7975
  • 期刊名称:《应用地球物理:英文版》
  • 时间:0
  • 分类:P[天文地球]
  • 作者机构:[1]东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013, [2]吉林大学地球探测科学与技术学院,吉林长春130026, [3]东华理工大学地球物理与测控技术学院,江西南昌330013
  • 相关基金:This study work was financially supported by the Natural Science Foundation of China (Nos. 41404057, 41674077 and 411640034), the Nuclear Energy Development Project of China, and the '555' Project of GanPo Excellent People.
中文摘要:

为加快直流电阻率法三维正演模拟的计算速度,本文引入一种新型的代数多重网格算法—聚集代数多重网格算法(AGMG)。首先从直流电阻率法满足的电位二次场微分方程出发,采用七点有限差分格式进行离散,结合混合边界条件形成大型稀疏求解线性方程组;然后详细给出AGMG法聚集粗化的成对聚集算法及技术流程,并采用V循环AGMG预处理共轭梯度(CG)算法(AGMG-CG)求解线性方程组,最终实现直流电阻率三维正演模拟。通过典型地电模型数值模拟研究,并与成熟的直流电阻率三维正演模拟程序(3DDCXH)结果及解析结果对比验证了本文给出算法可行性和准确性。另外通过对不同剖分网格和不同模型的数值模拟,并与传统迭代算法(ILU-BCGSTAB、ILU-GCR、SSOR-CG)对比表明,AGMG-CG算法不论从迭代次数还是迭代时间上都有显著优势,同时具有近乎线性快速下降、迭代次数随网格大小增加而缓慢增加等优点。因此,本文算法具有收敛精度高、收敛快、迭代稳定等优点,为提高直流电阻率法三维正演模拟的计算效率提供了可能。

英文摘要:

To speed up three-dimensional (3D) DC resistivity modeling, we present a new multigrid method, the aggregation-based algebraic multigrid method (AGMG). We first discretize the differential equation of the secondary potential field with mixed boundary conditions by using a seven-point finite-difference method to obtain a large sparse system of linear equations. Then, we introduce the theory behind the pairwise aggregation algorithms for AGMG and use the conjugate-gradient method with the V-cycle AGMG preconditioner (AGMG-CG) to solve the linear equations. We use typical geoelectrical models to test the proposed AGMG-CG method and compare the results with analytical solutions and the 3DDCXH algorithm for 3D DC modeling (3DDCXH). In addition, we apply the AGMG-CG method to different grid sizes and geoelectrical models and compare it to different iterative methods, such as ILU-BICGSTAB, ILU-GCR, and SSOR-CG. The AGMG-CG method yields nearly linearly decreasing errors, whereas the number of iterations increases slowly with increasing grid size. The AGMG-CG method is precise and converges fast, and thus can improve the computational efficiency in forward modeling of three-dimensional DC resistivity.

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期刊信息
  • 《应用地球物理:英文版》
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国地球物理学会
  • 主编:范伟粹
  • 地址:北京和平里邮局76号信箱
  • 邮编:100013
  • 邮箱:cgsbull@china.com
  • 电话:010-84288401 64266649
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7975
  • 国内统一刊号:ISSN:11-5212/O
  • 邮发代号:
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  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国地质文献预评数据库,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,美国石油文摘
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