边界积分方程法二维电阻率层析成像

本文基于作者在文献［１］中提出的边界积分方程,建立了一种新的二维电阻率层析成像方案。与目前国内外用有限元法和α中心法的成像方法相比,该方法无需计算雅可比矩阵,也不必做线性化近似。这不仅节省了计算时间,而且使成像迭代过程稳定,可以对实际上广泛存在的大电性对比度介质获得满意的成像效果,从而大大提高了电阻率层析成像技术的实用性。文中给出的数值模拟结果显示了该方法的有效性。     

体积分方程法模拟复电阻率三维体电磁响应

利用体积分方程法计算了均匀半空间中复电阻率(激电)效应和电磁效应同时存在时的三维体响应。在计算中,对于需要计算三重积分的张量格林函数电荷项一次部分,应用一种差分近似的方法求解,这种方法在保证计算精度的同时更加便于计算机实现;采用二次剖分的算法解决了计算张量格林函数时的奇异值问题;计算含有贝塞尔函数的积分项时,利用一种结合连分式展开的高斯求积代替常规的快速汉克尔变换方法。验证了计算结果并分析了三维体复电阻率模型(Cole-Cole)参数对正演结果的影响,为三维体复电阻率及其参数反演提供了正演依据。     

基于积分方程法的大地电磁三维反演

采用积分方程法计算均匀半空间中三维异常体的大地电磁响应,然后利用阻尼最小二乘法反演得到地下三维异常体电阻率分布。在计算灵敏度矩阵时,将灵敏度矩阵分为线性项和体现反演过程非线性的偏微分项进行求解,提高了计算精度。理论模型反演结果表明,反演较准确,对初值依赖性小,且只针对异常体剖分单元进行反演,反演效率较高。     

新型边界积分方程的无单元解及其应用

目前隧道及大型地下工程往往在裂隙岩体中开挖,而裂隙与地下空间的距离及裂隙的扩展条件,制约着隧道及地下工程的稳定性。应用能考虑孔洞和裂纹问题的新型边界积分方程与无网格加辽金法结合,建立一种新型的边界无单元法。在该方法中基本的未知量是由边界上的面力和边界上位移密度函数构成的复变量边界函数 。文中应用的边界积分公式和Muskhelishvili的积分公式直接相关。将无网格构造方法引入新型的边界积分方程,建立了新型的边界无单元法。应用该方法详细分析了含隧道和裂纹间相互关系等问题,其数值结果与解析结果吻合很好,说明该方法的正确性和可行性。     

直流电场向下延拓的边界积分方程法及其稳定化算法

本文在直流电场中利用边界积分方程建立起延拓面电位同地表电位的关系,同时考虑了观测面上的电位及其法向导数,离散化后得到了一组病态的线性方程组。这里采用菲利普斯—图梅方法使解答稳定,取得了良好的效果     

边界元法计算均匀谐变场中导电导磁体的电磁响应

本文讨论了在均匀谐变场激发下导电导磁体电磁响应的边界单元法计算问题。文中首先建立矢量位的边值问题,然后导出其边界积分方程,最后用边界元法进行求解。本方法的计算结果具有精度高、速度快的优点。     

积分方程法三维模拟井地电法并行算法研究

在积分方程法模拟三维电磁响应原理的基础上,对井地电法三维正演模拟并行算法做了研究。同时,还利用Fortran 6.5和消息传递接口(MPI)开发了井地电法三维正演模拟并行计算程序。在求解大型线性方程组时,采用的是稳定的双共轭梯度(BICGSTAB)算法,单机正演程序与并行正演程序的计算结果有着很好的一致性,这说明了并行算法的正确性,为进一步开发井地电法三维反演并行程序奠定了基础,也为井地电法三维正、反演程序实用化提供了技术支持。     

水平长导线源瞬变电磁三维积分方程模拟

以体积分方程法模拟三维电磁正演问题的原理为基础,利用数值滤波方法实现了时间域水平长导线源的瞬变电磁三维问题的模拟,对电阻率、极化率、时间常数和频率相关系数的变化分别进行了三维数值模拟。为了提高计算的精度,变换过程中采用双精度数值滤波方法。利用偶极源的解析解和数值解的对比来检验数值滤波方法的可靠性。数值模拟结果表明,此种数值滤波方法精度高,结果稳定。高精度数值滤波结果为瞬变电磁法在石油、矿产、地热以及其他方面的应用提供了理论指导。     

甚低频电磁法边界元数值模拟及地形影响与改正

本文提出了二维地电模型甚低频电磁法中磁场、电场、极化椭圆倾角、视电阻率异常的边界元数值模拟方法。并根据计算结果讨论了地形影响基本规律与改正方法。所编制的计算程序亦可适用于二维非水平层上满足远区场条件的各类频率电磁测深法。     

非连续群桩屏障对平面P、SV波的隔离效应:二维宽频带间接边界积分方程法模拟

采用一种高精度的间接边界积分方程法(IBIEM),对二维非连续群桩屏障对平面P、SV波的隔振效果进行宽频带计算分析。该方法基于单层位势理论,通过在非连续屏障交界面附近引入虚拟波源,分别用以构造散射体内、外散射场,继而由边界条件建立方程并求解得到虚拟波源密度,外部的总波场可由散射场和自由场叠加而得到。精度检验表明,该方法能够精确高效地求解任意排桩的宽频隔振问题。进而以圆柱实心桩为例,通过定量化频谱分析,揭示了P、SV波入射时排桩对不同频段弹性波的隔振差别,探讨了不同波速比、桩间距、桩排数对隔振效果的影响规律,研究结果表明:(1)隔振效果存在最优无量纲频段,宜优化设计桩径和桩间距以达到最佳效果;(2)场地土愈软,隔振效果愈佳。相比P波,SV波对于桩间距更为敏感;(3)低频波宜采用多排桩,但对高频波,采用三排以上的桩屏障对隔振效果的提升则不再显著。     

PML法用于电磁层析成像的FDTD模拟

大功率的ＰＭＬ技术不能直接应用于有介质损耗的地质问题。基于有介质损耗的二维ＴＭ模式的ＰＭＬ方法是建立在Ｆａｎｇ和Ｗｕ的ＧＰＭＬ理论之上，数值检验表明这种方法大大减少了边界的人为反射，但ＭｕｒＡＢＣ方法花费的计算机资源更多些。为获得同样的精度，使用ＧＰＭＬ法与ＭｕｒＡＢＣ法所用计算机内存比率二维为１．５，三维约为２．０，二维ＦＤＴＤ扩展编码只用地研究电磁层析成像模型。     

河冰数值模拟中不规则边界处理技术探讨

数值模拟是河冰问题研究的重要手段之一, 但受限于天然河道的复杂地形条件, 研究工作开展中往往面临不规则边界的处理问题.基于河冰数值模拟工作现状, 总结和阐述了贴体网格技术对其的应用.针对二维数值模拟提出了采用滑动边界法和势流理论式相结合的方法来进一步提高边界处网格的正交性; 三维网格生成则宜采用σ竖向坐标变换法; 河冰模拟中水面位置确定通常采用标高函数法; 对于非稳态河冰数值模拟, 动边界处理技术可考虑改进并应用干湿法.     

广域电磁法三维有限单元法模拟研究

本文以Maxwell方程组为理论基础,从矢量位和标量位方程出发,采用有限单元法对广域电磁法进行了三维数值模拟研究.在模型算例中,通过具有解析解的均匀半空间模型对本文算法的正确性进行了验证,在此基础上,设计了两种不同深度的低阻异常体模型,对广域电磁法的探测深度进行了模拟研究,数值计算结果表明:广域电磁法不受场源中近区的影响,能够在全区范围内进行观测;此外,还具有探测深度大的特点,为深地资源探测提供了理论与方法支撑.     

一种新的并行整体积分和局部微分方程分解（GILD）非线性反演的…

在本文中介绍了基于整体积分和局部微分方程分解（ＧＩＬＤ）的一种新的有效的３－Ｄ电磁模拟和非线性反演算法。这种整体积分和局部微分方程分解并行非线性反算法包括三部分;（１）域被分解成两个子域;子域１（ｓｄ－１）和子域Ⅱ（ｓｄ－Ⅱ）。（２）子域Ⅰ中整体的新的磁积分方程和子域Ⅱ中局部的磁微分方程将共同用来在模拟步骤获得磁场。（３）在子域１中整体的新的磁积分方程和子域Ⅱ中局部的磁微分方法将共同用于反演中不断     

复杂边界孔口出流的数值模拟

运用复势理论建立了求解明流泄洪洞泄流的一种新的计算模型,并提出了未知流量的求解方法。通过数值求解边界积分方程组,对流量、水面线和边壁压力等水力参数进行了数值模拟。计算表明,提出的方法计算速度较快、收敛性较好、精度较高,计算值与试验值符合良好。     

地—井瞬变电磁响应特征研究

地—井瞬变电磁法作为瞬变电磁法的一种装置形式,由于其接收探头在钻孔或井下巷道中,靠近目标异常体,具有电磁干扰小、有用信号强等优点,越来越多地被国内外学者所研究.本文采用时域有限差分法(FDTD),以回线源为激发源,建立含板状体和矩形低阻体的地质模型,从地面一井筒观测方式和地面—巷道观测方式的角度,计算矩形回线源在半空间中产生的地—井瞬变电磁场响应,并对其响应的特征及规律进行研究,研究结果表明当有多个异常体同时存在时,地—井瞬变电磁能够区分出不同的异常体存在,并且能够对不同异常体的埋深和横向位置准确定位,为地—井瞬变电磁法定量解释异常体埋深和位置提供参考依据.