三维直流电阻率自然单元-无限元耦合数值模拟

作者：谢静; 崔益安^*; 陈杭; 罗议建; 郭友军; 柳建新

来源：地球物理学报, 2023, 66(06): 2670-2684.

• 直流电阻率
• 数值模拟
• 自然单元
• 无限单元

直流电阻率数值模拟对于实测电阻率数据反演、解释地下真实电阻率结构具有重要意义.为解决复杂地电模型剖分以及处理截断边界时面临的困难，本文提出一种新的三维自然单元-无限元耦合法.该算法在自然单元区域灵活布设自然节点以填充复杂模型，并引入无限单元替代截断边界条件以促使刚度矩阵与电源位置无关.首先推导了稳定电流场基本方程；然后介绍了二、三维自然单元法及其形函数的构建过程；再引入三维多向映射无限单元并实现自然单元-无限元的有效耦合；最后通过4个数值模型，结合传统有限单元法、有限元-无限元耦合法以及COMSOL Multiphysics软件的计算结果，验证了算法的正确性及有效性.数值结果表明，本文所提算法满足精度要求，能有效减小计算区域，无需二次更新刚度矩阵，对复杂模型适应性强.

• 单位
  中南大学; 物理学院