本书开展了基于三种不同求解系统的可控源电磁法(CSEM)数值模拟研究: 双旋度结构电场方程、 双旋度结构A-Φ耦合势方程和拉普拉斯结构的A-Φ耦合势方程, 系统阐述了三维(3D)CSEM数值模拟的基本理论及求解系统的性能。全书共7章: 第1章介绍了CSEM数值模拟的背景、 工作原理、 国内外研究现状及进展情况; 第2章介绍了电偶源在任意层状介质的基本原理, 包括电偶源在任意层状介质解析表达式的推导、 Hankel积分推导以及水平电偶源1D数值计算; 第3章主要介绍了基于电场双旋度方程的3D CSEM正演基本理论, 探讨了基于偶极子源的场源加载技术及边界条件等内容; 在此基础之上, 推导了3D CSEM正演的基本公式, 并设计了相应的地电模型进行数值分析; 第4章介绍了基于双旋度结构的A-Φ耦合势方程的3D CSEM正演基本理论, 推导了基于任意场源加载的基本表达式以及双旋度结构A-Φ耦合势的3D CSEM 有限元系统方程, 并对典型地电模型进行了数值计算; 第5章介绍了拉普拉斯结构A-Φ耦合势方程的3D CSEM正演基本理论, 推导了拉普拉斯结构A-Φ耦合势的3D CSEM 有限元系统方程, 设计了相应的地电模型, 对不同迭代和直接求解器的收敛性进行了较为系统的分析和探讨; 第6章主要对比分析了三种CSEM系统方程的求解性能, 包括收敛性、 时间消耗、 内存需求及其求解精度等; 第7章介绍了一种有限元-积分方程耦合的3D CSEM正演的基本理论, 包括张量格林函数的积分计算、 张量格林函数奇异性去除技术以及3D CSEM满足的有限元-积分方程耦合的基本公式, 同时设计了相应的地电模型分析了该方法的求解精度及效率等。
本书将常规的有限元、 积分方程法及有限元与积分方程耦合技术应用到3D CSEM正演中, 主要为地球物理专业的教师、 研究生、 本科生以及从事地球物理数值模拟的工程技术人员提供参考。