井间电磁波层析成像中的高精度时间域正演计算

为提高井间电磁波层析成像的分辨率, 正演计算中需保持较高的计算精度.本文正演计算中采用时间域伪谱(PSTD) 法模拟井间电磁波的传播.该算法在时间域有限差分(FDTD) 法的基础上采用快速傅立叶变换(FFT) 计算麦克斯韦方程中的空间导数.该算法除了具备时间域有限差分法的优点外, 在计算条件完全相同的情况下, 计算精度明显高于时间域有限差分法.时间域伪谱法的正演计算为井间电磁波高分辨率层析成像奠定了重要基础.      

计算浅水动力学的新方向

概述了计算浅水动力学的新方向,主要内容分为算法和应用两部分,前者包括浅水流动计算面临的困难、对算法的要求和若干新方向,着重讨论了有限体积描述及某些高性能格式的基本原理;后者给出了一些计算结果,用以反映有限体积Osher格式在明渠、堰闸、漫滩、溃坝和决堤流动计算中的应用.     

构造弱变形区自动有限应变测量-以石英砂岩为例

有限应变测量是研究岩石变形特征的重要研究内容。为了提高岩石有限应变测量的精度与速度,改变手工测量岩石有限应变耗时、枯燥的状况,应用多重图像限制的自动种子区域生长算法,以大青山地区为例,对如变形区内的石英砂岩有限应变进行了自动测量。该算法综合多个图像、利用色彩信息,不需要特殊设备即可对颗粒进行自动识别。算法还在叠加后的图像中,应用了修改的Canny边缘检测算法增强颗粒边界与内部的对比度。识别结果与手工测量的颗粒,在质心坐标、面积、长轴、短轴、有限应变测量方面具有很大的相似性。      

二维浅水明流的一种二阶高性能算法

为了精确求解二维浅水方程组,在由任意三角形构成的无结构网格上建立了有限体积MUSCL算法,这是文献[1]中有限体积一阶Osher格式的一类二阶推广.通过采用预测校正二步时间积分和单元内引入坡度限制,该算法在时空上均可达到二阶精度.跨单元边界的法向数值通量采用通量向量分裂公式(FVS)计算.最后,通过长江口南支潮流计算和一维瞬时溃坝模型算例来说明该格式的优良性能及在浅水流动计算中的应用.     

嵌入式空间索引策略

嵌入式GIS的移动终端设备被有限的资源所束缚.使得需要使用合适的策略去解决这些问题如有限存储与大数据量之间的矛盾以及适应实时的需求.分别总结了移动终端和GIS空间数据的特点, 如移动终端的效率性和空间数据的复杂性等.将嵌入式GIS应用划分为3类: 电子地图浏览、导航系统和野外数据采集.综合描述已有的索引算法: R树、四叉树、Buddy树, 同时提出了基于主题导向的空间索引策略.实践证明, 该索引策略对已有的索引算法扬长避短, 大大提高嵌入式GIS数据存取、内存使用和CPU性能方面的效率.      

模拟多孔介质中生物化学输运的有限颗粒法的一个修正算法

给出了有限颗粒法(FCM) 的一个修正算法, 用来模拟二维多孔介质中复杂的物理、生物化学输运现象.该算法不仅具有与早先的FCM一样的优点, 而且可以在更微观的水平上保证质量守恒, 获得更为准确的颗粒位置, 从而有利于质量交换的高精度计算.计算结果与精确解和早先的FCM的结果做了比较.      

瑞利面波数值模拟中的PML吸收边界条件

建立了弹性介质情况下完全匹配层(PML)吸收边界的2×12阶速度-应力交错网格有限差分算法,讨论了PML吸收边界条件的构建及其有限差分算法实现.通过与未加吸收边界及加常规指数衰减吸收边界3种情况下比较的波场模拟计算表明, PML吸收边界具有吸收更干净且能够吸收各种角度的边界反射等优点,其吸收率(吸收能量与未吸收能量之比)达到99.99%,很好地消除了周期折叠效应,使得所要计算的波场特征变得非常清晰,瑞利面波清楚地显示在波形记录上.     

大地电磁交错采样有限差分二维正反演研究

交错采样网格能自动保证电磁场分布遵守能量守恒定律。本文基于交错采样网格,推导了大地电磁二维有限差分正演过程,实现了二维正演程序;通过与一维解析解对比,验证了算法的正确性且具有较高的计算精度。随后利用有限内存拟牛顿最优化算法,实现了交错采样有限差分二维反演;通过理论模型反演,验证了反演算法的稳定性,揭示有限内存拟牛顿反演计算效率明显优于非线性共轭梯度法。最后,通过对宕昌县官鹅沟大地电磁资料反演解释,查明了测区深部构造特征,表明算法具有较强实用性。     

二维有限差分时间域电磁偏移

我们已推出一种二维有限差分时间域（ＦＤＴＤ）偏移算法,有限差分方法的优点在于它能很地应用于各种电导率背景模型,比较ＦＤＴＤ算法和积分方程（ＩＥ）算法的电磁偏移计算结果表明,有限差分法结果比ＩＥ结果能更好地反映电导异常,对于含有榀 的数据也可提供稳定的图像。Ｍｉｎｄｃｏ的地球物理学家们,跨跃日本的Ａｗａｊｉ岛的Ｎｏｊｉｍａ断裂带,开展了ＴＤＥＭ法工作,并利用有限差分偏移方法测定了与断裂有关的导电破碎     

波前扩展有限差分地震波走时算法的C++语言描述

回顾了波前扩展有限差分地震波走时算法及其主要优缺点,分析了该算法在程序实现过程中存在的一些问题。针对这些问题,给出了波前扩展有限差分地震波走时算法的C⁺⁺语言描述。目的是:（1）确保程序的稳定性。使用体波、首波、散射波相结合的走时算法,在保证走时计算精度的同时,较好地解决了前述算法在局部速度差异较大的情况下可能会出现负数开平方问题;（2）提高程序的执行效率。给出一种波前点的“列队”式存储方法,有效提高了波前最小走时点的查找效率;（3）为波前扩展有限差分地震波走时算法构建一个方便、可行的程序框架。对原始速度模型增加了边界,不仅方便了程序实现,而且省去了程序用于判断和处理模型边界所花费的时间。     

求解地下水非稳定流问题的局部坐标有限分析法

给出了一种求解地下水非稳定流方程的局部坐标有限分析法，证明了格式的稳定性。用该格式计算了两个典型问题，表明该方法有较高的计算精度，并能运用几何形状较复杂的渗流问题的计算。     

静止均匀环境中气泡射流特性的研究——形成区及形成后区特性的数值研究(Ⅱ)

采用气-液两相流两方程湍流模型,结合混合有限分析法,对静止环境中气泡射流进行数值模拟和分析。相对各种积分模型,这种模拟气泡射流的微分方程方法具有较强的预报性和普遍的适应性。数值计算结果与试验资料的较好吻合,从而验证了湍流模型和计算方法的有效性和正确性。     

无结构网格上平面二维水沙模拟的有限体积法

基于无结构网格有限体积法的算法框架,通过引入跨单元界面法向水沙数值通量的逆风分解,将悬沙与床沙交换以及分组挟沙力计算模式自然地嵌入二维水沙运动方程组的数值格式中,形成高精度、守恒性好的二维水沙有限体积算法。最后,利用该算法对谭江樟州河段的水沙输运和河床变形进行了数值模拟。结果表明,该算法能够较好地模拟复杂条件下河道水沙输运的往复特征和河床变形的动态过程,其精度满足河道工程后效分析的要求。     

地下水地表水联合模拟的解析单元法理论及应用

本文介绍了解析单元法的基本理论及适用条件 ,并运用该方法 (GFL OW1软件 )计算了某水库蓄水过程中库首结晶岩区风化裂隙水渗流场变化 ,取得良好效果.     

漫滩恒定明渠水流的三维数值模拟

采用Naot-Rodi代数应力模型(N-R模型),结合非均匀交错网格下的混合有限分析法(HFAM)来计算漫滩水流的三维流动。为了得到稳定的收敛解,作了两点改进:其一为非均匀网格中数值离散的导数项二阶格式的引入;其二为复式断面分块耦合技术的采用。给出了漫滩水流主流速等值线、二次流的断面分布、垂线平均流速的横向分布以及主槽与全断面流量比随相对水深的变化规律。部分结果与实验资料的对比,表明NR模型和HFAM能较好地用于研究漫滩水流流速、流量和水位的关系。     

电导率分块连续变化的二维MT有限元模拟（Ⅱ）

用有限单元法进行电导率分块连续变化的二维大地电磁场的模拟，本文的第一部分给出有限单元法系数矩阵的计算公式，这部分给出四个模型的计算结果。在有限元中，分别采用双线性播值和双二次插值，计算结果与解析法或有限差分法进行对比，吻合得很好。算例表明，本方法具有计算精度高、网络剖分简单、模拟功能强的优点。     

浅水型河道中扩散器垂向排放的三维数值模拟

采用作者给出的三维紊流模型,结合混合有限分析法及交错网格对浅水型河道中扩散器垂向排放的流动进行了数值计算。重点对该类流动的两个流动特征进行了分析:一是水面的隆起高度,二是在横流情况下的流动转变条件。进而给出了这类排放水面的最小稀释度。这些特征的探讨对废水排入江河的水力设计有重要的参考意义。     

关于流土和管涌的试验研究和理论分析

该文从机理的角度对流土和和管涌破坏的概念、试验研究、有限元分析和解析分析等作了较为系统全面的研究。关于流土和管涌的形成机制，突破现有研究成果仅局限于宏观定性认识，进行对比性研究，定量分析，考虑潜在的流土通道的形成过程及流土通道形成后对地下水渗流的影响；模拟流土从发生到破坏的过程，得出试验数据验证了有限元模拟和解析解的实用性和完善性。     

矿井涌水量计算的非稳定流解析法

目前矿井涌水量预测普遍存在着评价方法简单、机械套用计算公式、或利用应用软件玩模拟游戏等现象,反而对非常适用的非稳定流解析法重视不够。根据非稳定流解析法公式的基本原理,对其在矿井涌水量预测方面的适用性进行了讨论,并以山西省霍州煤电集团公司某煤矿采区水文地质补充勘查报告矿井涌水量预测为例进行了计算,计算结果表明:非稳定流解析法的雅柯布(近似)公式对于煤层底板突水的矿井涌水量预测,较稳定流解析法和传统的类比外推法在理论上更适用,操作上更灵活;与数值法相比,其又具有较好的直观性。在实践中,该方法计算过程清晰,计算结果可靠,具有推广应用价值。     

二维大地电磁正演中的无网格算法

无网格法是近几年来发展的一种新的基于变分原理的数值计算方法,由于在计算形函数中不需要划分网格.在力学、电磁学等领域得到了广泛的研究.基于无网格法在大地电磁勘探正演中的应用进行了研究,首先对无网格法的基本原理进行了阐述,并利用广义变分原理推导出了相应的离散方程,编制了相应的程序,最后通过两个理论模型的计算结果检验了算法的正确性.