基于自适应加密的三维全电流RMT有限元-无限元耦合正演

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41904073
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0405.地磁学和地球电磁学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Radio-magnetotelluric (RMT) is an important method for shallow subsurface exploration. In order to understand the features of three-dimensional (3D) RMT responses and the effects of displacement current on RMT data, this project will develop a high-precision 3D RMT numerical simulation program, taking into account multiple factors, such as topography, the three-dimensional geo-electric structure with dual parameter of resistivity and permittivity. Research aspects will also contain fast forward modeling with high-precision, which based on an adaptive mesh refinement algorithm and the finite element-infinite element couple method. First, we will derive the boundary value problem for the 3D RMT total electric field problem with consideration of the displacement currents. Then we employ an unstructured tetrahedron grid to subdivide the target area, adopt posterior error estimators to calculate the element errors, and then adaptively refine the meshes. Thus, a high accuracy calculation for electromagnetic response will be realized with the optimal mesh discretization strategy. After that, an unstructured triangular prism is used for the discretization of the boundary area. We then can construct the finite element infinite element coupling equations, and solve the equations to obtain the electric fields. Finally, we will study the effect of displacement current on the RMT responses with the calculation and analysis of typical models. This project can help to understand the characteristics of RMT responses, which can effectively improve the quality of analysis and interpretation of RMT data.
射线大地电磁法(radio-magnetotelluric,RMT)是浅地表勘探的重要手段之一。为深入认识三维RMT响应的特征及位移电流的影响机制,本项目拟开发高精度的全电流三维RMT数值模拟程序,综合考虑起伏地形、电阻率及介电常数双参数三维地电结构,开展基于自适应网格加密算法和有限元-无限元耦合技术的快速高精度正演研究。首先,推导全电流三维RMT电场总场边值问题;然后采用非结构四面体网格对目标区域进行离散,并通过后验误差估计算法,对网格进行自适应加密,从而基于最优的网格划分实现高精度的电磁响应计算;之后,以非结构三棱柱体对目标区域边界离散,采用有限元-无限元耦合技术,构建耦合方程组,求解方程组获得电场值;最后,通过典型模型计算及分析,研究多因素控制下的RMT位移电流影响机制。本项目将深入认识RMT响应的数据特征,提高RMT实测资料的分析与解释水平。

结项摘要

射频大地电磁法(Radio-magnetotelluric, RMT)是百米内浅地表电磁勘探的重要手段之一。由于勘探频段为10k-300kHz,其电磁场传播同时受地下电阻率和介电常数两种电性参数共同作用。传统准静态条件下的电磁场数值模拟软件严重制约RMT正演模拟精度,阻碍了后续反演解译准确性。为此,本项目针对RMT三维全电流电磁响应快速高精度计算开展了以下工作:(1)综合考虑起伏地形、三维地电结构、电阻率及介电常数双参数等因素,构建了同时考虑位移电流与传导电流的全电流电磁场边值问题,结合后验误差估计算法,开发了Linux系统下基于Fortran语言的三维RMT自适应矢量有限元模拟软件。(2)设计了满足RMT电磁场衰减规律的无限元形函数,提出了有限元-无限元耦合技术,采用非结构四面体网格进行测区离散及有限元分析,利用三棱柱无限元网格处理测区外的截断边界,大大减少方程组未知量,实现了三维RMT快速高精度正演计算。(3)将项目所开发软件应用于几种典型RMT模型数值计算,深入认识了RMT响应的数据特征及多因素控制下的位移电流影响规律,证明了所开发正演算法的高效性和准确性。项目成果对推动RMT三维正反演技术的发展、提高RMT实测资料的分析与解释水平具有重要的理论及实际意义。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
双分量广域电磁法在深埋隧洞工程勘察中的应用
  • DOI:
    10.12134/j.dzykt.2022.04.014
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    地质与勘探
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张林成;周聪;汤井田;原源;蒋奇云;李广;黄凤林;李广场
  • 通讯作者:
    李广场
A comparison of φ formulae for three-dimensional geo-electromagnetic induction problems
三维地电磁感应问题的Ï公式比较
  • DOI:
    10.1093/jge/gxac038
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Journal of Geophysics and Engineering
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Feng Zhou;Huang Chen;Jingtian Tang;Zhiyong Zhang;Yuan Yuan;Qihong Wu
  • 通讯作者:
    Qihong Wu
强干扰区含噪电磁场的时空分布特征
  • DOI:
    10.13278/j.cnki.jjuese.20190211
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    吉林大学学报(地球科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周聪;汤井田;原源;李广;肖晓;邓居智
  • 通讯作者:
    邓居智
一种时空阵列电磁数据处理模型
  • DOI:
    10.11817/j.issn.1672-7207.2020.12.018
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中南大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周聪;汤井田;原源;兰学毅;郭冬
  • 通讯作者:
    郭冬
基于FCM聚类算法的二维RMT电阻率与介电常数联合反演
  • DOI:
    10.6038/cjg2022p0072
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    易柯;张志勇;李曼;原源;郭一豪;周峰
  • 通讯作者:
    周峰

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其他文献

基于非结构化网格的任意复杂2D RMT有限元模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    原源;汤井田;任政勇;周聪;肖晓;张林成
  • 通讯作者:
    张林成
大地电磁多参考站阵列数据处理方法
  • DOI:
    10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2020.06.023
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    石油地球物理勘探
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周聪;汤井田;原源;邓居智;石福升;李勇
  • 通讯作者:
    李勇
有限元-无限元耦合法在复杂金属矿体电阻率极化率正演模拟中的应用mdash;mdash;以庐枞盆地泥河铁矿床为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    地球物理学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汤井田;原源;周聪
  • 通讯作者:
    周聪
有限元_无限元耦合法在复杂金属矿体电阻率/极化率正演模拟中的应用_以庐枞盆地泥河铁矿床为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    地球物理学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汤井田;原源;周聪
  • 通讯作者:
    周聪
基于非结构双网格的 2D RMT 双参数同步反演研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    原源;庞成;汤井田;任政勇;周聪
  • 通讯作者:
    周聪

其他文献

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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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