地球物理学中的电磁场正演与反演

本文在近年来众多的地球物理研究者的研究基础上,总结了当前地电磁模型正反演已有成果,定量分析了各种主要正反演的性能测试,指出不同正反演法的优点、缺点以及应用范围局限,提出了各种方法的发展趋势以及当前计算地球物理领域的核心内容,指出了计算地球物理领域的数值模拟发展方向.     

Born近似快速三维反演井地电法数据

本篇研究了井中电偶极激发地面接收的井地电法的快速反演成像问题.我们采用了Born近似方法和重加权正则化共轭梯度法(RRCG)算法.数值计算的结果表明Born近似是一种有效的井地电法三维快速反演方法,同时也说明井地电法监测油水前驱和储层边界预测的观测数据可以用该方法进行快速三维反演成像.     

瞬变电磁法拟地震成像研究进展

瞬变电磁法是工程地球物理勘察中应用较多的一种勘探方法之一,瞬变电磁法拟地震成像方法研究是当前电磁探测理论与应用研究的热门.文中详细叙述了瞬变电磁法拟地震成像的两种不同思路,一种是建立时间—频率转换经验公式,把TEM数据转换成平面波数据,借鉴大地电磁法拟地震解释思路进行成像,另一种是通过积分变换,把扩散场变成虚拟波场,把电磁衰减信号变成拟地震子波,然后按照地震解释法进行解释,并分析了各自存在的的问题.指出下一步研究的方向.     

量子退火最优化与地球物理反演方法

量子退火最优化方法的思想是基于模拟退火方法发展而来的,但利用的是量子跃迁隧道效应的机制,这和模拟退火基于热力学的退火原理是不一样的.本文首先概述了量子退火和模拟退火的区别所在;其次主要论述了量子退火在最优化方面的应用发展情况,比如伊辛自旋玻璃问题,旅行商问题,布尔可满足性问题等,讨论了具体测试问题中量子退火方法的应用情况以及和模拟退火方法的比较;随后对基于量子退火方法的地球物理反演原理和方法做了相应的阐述,讨论了不同参数比如温度、横向场的设置,比较了处于不同的横向场和势能状态的概率大小问题;最后就量子退火方法在地球物理反问体中的应用前景以及存在的问题做了简要概述.     

频率域电法的新进展

本文回顾了电法勘探的发展历程,分析、比较了电法勘探发展的各个阶段、各种频率域电法的优点和不足,着重介绍和论述了an序列伪随机电法具有主要频率成分丰富,各主频信号强度基本相等不随频率增高而减弱,频率间隔对数均匀、分布合理,覆盖的频率范围宽等一系列优点.不失为一种值得推广应用的新型频率域电法.     

一种研究城市化发展的新方法

以南京市1988年TM影像为信息源,组合影像4、5波段得到建筑用地指数(NDBI),采用决策树分类方法对NDBI进行修正,分类提取建筑用地;对照TM影像修改误分的地块后转化为栅格数据,生成50×50个像元大小的格网,统计每个格网单元内的建筑用地率,将该值赋给各个格网单元的几何中心点;采用距离倒数方法由点数据插值得出整个影像范围内的建筑用地区域分异情况,进而反映出不同建筑用地率的辐射影响范围。该方法可定量提取不同建筑用地率的辐射边界,有助于根据单张影像数据分析城市的扩张趋势,可在一定程度上预测城市的发展;对于需要跨江发展的城市(如南京),该方法可以辅助桥梁等过江通道的选址。     

基于高斯两步移动搜寻法的村镇避难场所可达性研究

避难场所可达性是指避难场所与受灾居民之间的通达性,即灾害发生时,避难人员通过避难疏散通道到达避难场所的难易程度,是评价避难场所布局合理性的重要指标。本研究结合高斯两步移动搜寻法和网络分析法,从供需双向出发对村镇地区避难场所进行可达性分析。2种方法的结合,既充分考虑了需求点与设施点的相互作用,又充分考虑了设施点的吸引力随距离的衰减关系,并基于实际道路,以步行疏散时间作为搜索半径,降低了传统研究中因忽略供需间相互作用及实际距离而引起的可达性结果的误差。最后,以神农架松柏镇区为例,验证该方法的实际应用价值。结果表明,该方法能够有效测定村镇地区避难场所的空间可达性,同时,基于GIS软件可以直观地揭示研究区域内避难场所可达性空间分布差异。该方法可为制定科学的村镇防灾减灾规划提供方法支持。     

Energy saving performance analysis of contra-rotating azimuth propulsor

The energy saving performance of contra-rotating azimuth propulsor (CRAP) is investigated based on low order potential-based panel method. The hydrodynamic interactions among the forward propeller (FP), rear propeller (RP) and the pod unit (PU) which includes the pod body and the strut are considered through induced velocities which are obtained by panel method. In order to have a better understanding about the energy saving performance of CRAP, the hydrodynamic performance of a conventional propeller (CP) supplying the same thrust with CRAP at design condition is also calculated. At design condition, CRAP has a decrease in delivered power by approximately 8% comparing with CP, and the tangential induced velocities in slipstream show that CRAP recovers the rotational energy of slipstream effectively. At off-design conditions, the rotational speed of CRAP is adjusted to supply the same thrust with CP. In general, the delivered power of CRAP is significantly smaller than that of CP, and the energy saving performance of CRAP increases with the decrease of inflow velocity.     

基于经验模态分解和小波分解估算海气通量涡相关计算中的截断时间尺度

基于时长38天的海表风场实测数据,应用经验模态分解(EmpiricalModeDecomposition,EMD)和小波分解(Wavelet Decomposition, WD)这两种数据处理方法首先对涡相关法中的截断时间尺度(CutoffTimescale,CTS)进行估算,结果显示:基于EMD与WD方法估算出的CTS一般都在40秒左右(EMD的结果略小),远远小于传统涡相关法中CTS的取值(固定为10分钟),且EMD和WD的使用使得每一段数据都能够根据自身的湍流特点而获得合适的CTS; EMD方法和WD方法有效的去除了计算结果中的非湍部分,且对通量传输方向的刻画也更加合理,极大提高了通量的计算精度,所得通量与传统方法计算的通量偏差平均值高达45%;研究还对EMD和WD的优缺点进行了对比分析,结果表明EMD相比于WD有更高的自主性,而WD对信号的分离程度则更高。     

Numerical modeling investigation on turbulent oscillatory flow over a plane rough bed composed by randomly arrayed particles

A three-dimensional numerical model is established to simulate the turbulent oscillatory boundary layer over a fixed and rough bed composed by randomly arrayed solid spheres based on the lattice Boltzmann method and the large eddy simulation model.The equivalent roughness height,the location of the theoretical bed and the time variation of the friction velocity are investigated using the log-fit method.The time series of turbulent intensity and Reynolds stress are also investigated.The equivalent roughness height of cases with Reynolds numbers of 1×10~4–6×10~4 is approximately 2.81 d(grain size).The time variation of the friction velocity in an oscillatory cycle exhibits sinusoidal-like behavior.The friction factor depends on the relative roughness in the rough turbulent regime,and the pattern of solid particles arrayed as the rough bed in the numerical simulations has no obvious effect on the friction factor.