大地电磁三维矢量有限元正演模拟

从Maxwell方程出发,开展了三维大地电磁场所满足的边值问题研究,利用加权余量法导出了三维大地电磁有限元方程.介绍了三维矢量有限元六面体网格剖分方式、插值基函数选取,推导了三维大地电磁矢量有限元正演的单元刚度系数矩阵及离散格式.编制了三维矢量有限元大地电磁正演的Matlab程序.三维COMMEMI 3D-1模型的视电阻率曲线与国际通用的标准测试数据能很好地拟合,验证了作者编写的矢量有限元正演程序的正确性.通过对高、低阻异常体的阻抗张量形态分析,说明张量阻抗等值线图能用以大致判断异常体特性,丰富了大地电磁响应特征的表达方式.     

2.5维问题电阻率正演的新方法

利用格林函数导出了2．5维问题，以研究区域网格化中任意电性分布条件下空间电位所满足的边界积分方程．用边界元法解该方程求得地表和地下的电位分布，从而进行视电阻率模拟．运用该方法得出的计算结果与前人所作的数值模拟和实验结果进行对比表明，作者提出的方法克服了有限元法和α－中心法的许多缺陷，将其用于电阻率成像可大大提高成像质量，扩大电阻率成像技术的实用范围．     

井间视电阻率的几何成像方法

基于非全空间直流电场的原理,采用镜像法推导出有别于半空间和全空间的视电阻率计算公式,求出与所有电位对应的视电阻率;以观测井深为纵坐标、供电井深为横坐标绘制视电阻率等值线图,由此得出井间异常体的影像图;应用三维三线性插值有限单元正演模拟方法,计算并分析几种典型的地质模型。研究结果表明:由视电阻率等值线形态能够判断异常体的空间形态和正确位置,但井间低阻体表现为高视电阻率异常,井间高阻体表现为低视电阻率异常;采用该方法所得垂向分辨率较高,确定深度较准确,但不能得出地层真电阻率。     

被动源电磁测深三维有限元数值模拟

从基于电场的双旋度方程出发,针对被动源电磁测深法中的三维正演问题进行了有限元数值模拟.首先推导了被动源电磁法中电场所满足的矢量波动方程,然后从变分原理出发,得到其变分形式,通过有限元分析,最后形成大型复系数线性方程组.采用LDLT预处理共轭梯度法,降低了矩阵的条件数,提高了解方程组的速度.建立了一个典型的3层地电模型,得到了地表电磁场分布及其主测线视电阻率和阻抗相位,视电阻率平均相对误差为2.06%,阻抗相位平均相对误差为0.734%,满足实际要求,同时也验证了程序的正确性.     

曲折地形界面引起电流场畸变的研究

本文利用斯瓦兹——克里斯托夫变换方法,结合求解电场的解析法,计算两种介质接触的曲折界面上电位梯度分布,计算出标准地形的电剖面理论曲线,并将理论曲线与实验测得的曲线进行了对比,研究了变化规律,且研究了电阻率法地形改正的正演问题和反演问题。     

基于二维高密度电阻率勘探数据的三维反演及应用

针对目前高密度电阻率法所采用的数据处理方法主要是把地质结构体视为二度体进行二维处理,从而二维数据资料处理结果只是一种近似解释,其计算精度与反演效果达不到精确反演的要求,设计一种典型的地质体模型,利用有限单元法进行正演计算,对含有高斯随机误差的各测线二维正演数据分别进行高密度电阻率法二维、三维反演,对比二维和三维的反演结果.最后在广东某场地采用高密度电阻率法对岩层划分,利用二维勘探的数据进行二、三维反演.研究结果表明:三维反演受高斯随机误差的影响更小,反演结果与实际地质模型更接近;三维反演在岩层划分中更能凸显岩层分界面区域,岩层的空间分布及岩层、覆盖层的整体连续性能更真实地体现,与钻探结果吻合程度更好.     

定积分问题的数值求解及Matlab实现

以一道定积分题目为例,分别利用矩形法、梯形法和抛物线法等数值方法给出该定积分的近似求解方法,借助Matlab编程,得到该定积分问题的近似解,并且给出该类型定积分的数值求解方法.     

三维Helmholtz方程的边界点方法

将移动最小二乘近似和边界积分方程相结合,提出了求解三维Helmholtz方程内外边值问题的无网格边界点方法.该方法用单层位势理论将Helmholtz方程转化为间接边界积分方程,并用边界点法离散间接边界积分方程.由于边界积分方程中含有基本解的积分计算时会出现弱奇异,详细推导了弱奇异积分的计算方式.数值算例表明了间接边界点法求解三维Helmholtz方程的有效性.     

基于三角形剖分的复杂GPR模型有限元法正演模拟

针对基于矩形网格剖分的时域有限差分法(FDTD)和有限单元法(FEM),对于物性参数分布复杂或几何特征不规则的模型适应性差的问题,从雷达波所满足的Maxwell方程出发,推导探地雷达(GPR)有限元波动方程,通过采用三角形网格剖分和线性插值基函数,在满足时间步长与空间网格差分稳定性前提下,应用Galerkin有限单元法求解GPR波波动方程;同时为消除FEM进行GPR正演模拟时来自截断边界处的超强反射,采用透射边界条件把GPR波在截断边界处的反射波透射出去,进而压制来自截断边界处的反射波。然后,编制GPR有限元正演模拟的Matlab程序。应用该程序分别对起伏分界面、"V"字形2个复杂地电模型进行FEM正演模拟,得到基于三角形网格剖分的FEM正演模拟GPR剖面图,并把该正演模拟剖面图与常规的基于矩形剖分的FEM正演模拟剖面图进行对比,结果表明:基于三角形剖分的FEM对于复杂GPR模型的物性参数分界面拟合更好,其模拟所得的正演剖面与实际模型更相符,具有更高的模拟精度,更有利于指导雷达剖面的数据解译。     

样条积分方程法求解非线性磁场问题

在积分方程法的基础上，引入样条插值技术，提出了一种新的求解三维非线性磁场问题的数值方法——样条积分方程法．应用该方法采用国际ＴＥＡＭＷｏｒｋｓｈｏｐ第２１基准问题进行核算并对铝电解槽模型内的磁场分布进行了计算分析．结果表明：样条积分方程法在减少计算资源，提高计算精度等方面具有明显优势     

均匀半空间中心回线瞬变电磁法正演研究

通过对均匀半空间中心回线装置瞬变电磁法表达式分析,可以为瞬变电磁法的反演提供理论正演数据、可以为瞬变电磁法的反演提供一定的方法,同时还可以为野外生产设计与室内数据筛选与剔除提供一定的参考。通过一个反演实例说明在晚期微小的二次电位误差将对视电阻率的计算会产生很大的影响,并编制了matlab程序计算各种工作装置和视电阻率理论正演二次电位衰减到噪声影响程度高的准确时间,对工程设计、评价视电阻计算的准确度及剔除受噪声影响严重的数据有一定的参考性。     

时间推移测井在油水识别中的应用

钻井液侵入地层会导致储层测井视电阻率的变化,从而影响油气水识别的准确性。试图通过数值模拟等方法恢复原状地层电阻率的反演技术目前还不十分成熟。时间推移测井技术作为一种油藏动态监测手段已经广泛应用于油气田的生产开发中,但其极少在勘探阶段中的应用。从钻井液侵入地层机理研究入手,在了解其侵入的影响因素基础上,总结地层电阻率侵入剖面特征;并充分考虑现场实施的可操作性。提出了一种利用不同时间段的测井视电阻率的变化规律来进行油水识别的方法,规避了电阻率反演的不可控性;并在探井的地层流体性质识别中取了良好的应用效果。     

Matlab外部程序接口应用研究

Matlab提供外部程序接口,便于其他开发语言使用其计算功能.描述了Matlab外部程序接口的结构,重点论述了在无Matlab环境下使用Matlab计算功能的方法———利用Matlab外部程序接口创建通用的动态链接库.参数传递出错是开发语言调用动态链接库时经常遇到的问题,提出利用中间文件传递参数的方法,成功解决这一问题.以矩阵求秩为例,详细说明了Matlab外部程序接口的使用.最后,对Matlab外部程序接口进行了评论.     

考虑传动轴变形影响的齿轮载荷分布

分析了以往齿轮弹性强度分析中有限元模型的不足,并基于子结构分析技术建立了包含传动轴的齿轮系统三维整体有摩擦弹性接触的计算模型。用有限元参数二次规划法求解非线性部分,对齿轮系统进行有限元分析。结果表明,齿轮齿宽方向载荷分布遵循折线规律,齿廓方向载荷分布呈半椭圆分布规律,齿轮系统的轴变形对齿轮齿面偏载状态有较大影响。对于齿轮系统这种重复结构多的工程结构,子结构分析技术在解题规模和计算效率上都有其优越性。     

激光谐振腔光场及远场分布的数值模拟系统

利用数值迭代法和有限元法,对激光圆形镜球面谐振腔的光场分布及远场光束进行数值求解。采用Matlab编写了具备图形化用户界面(GUI)的功能全面的激光谐振腔模拟系统,系统可以选择和设置谐振腔类型及谐振腔参数等。系统运行后给出谐振腔内光场达到稳定状态时的渡越次数、腔镜上光场振幅和相位分布以及远场光强分布的三维图像。对输出镜反射率均匀分布以及输出镜反射率沿径向逐渐降低的激光谐振腔模式及远场光强分布进行模拟并做了对比分析,结果表明,输出镜反射率变化的激光谐振腔模式形成较快,远场光强分布更集中。     

用边界积分方程法对地下目标体基本定位

利用边界积分方程数值模拟法研究了均匀半空间 (地下 )多个三维体条件下的地表视电阻率响应 .此外 ,在微分测深、温纳尔测深及耦极 耦极测深装置下 ,分析了三维地质体的地表视电阻率响应及异常形态与地质体几何参数的对应关系 .通过数值模拟得出了地面各类装置的测深资料特征与地下 (电性 )不均匀体几何参数的基本对应规律以及进行空间定位的方法 ,为目标体成像奠定了基础     

放射治疗剂量分布的计算机仿真

给出一种Fortran DPM程序与Matlab语言相结合的放射治疗剂量分布仿真方法.利用蒙特卡罗方法模拟放射治疗剂量分布,改写已有的用Fortran语言编写的放射治疗程序DPM(dose planningmethod),与方便图形处理的Matlab语言相接口,处理DPM得到的计算结果.仿真结果表明,通过这种结合处理,可以很方便地得到等剂量分布曲线和等剂量面等图形,将仿真出的剂量计算结果明显地显示出来,为实际应用带来很多方便.     

Application of Hybrid Programming with Matlab and C # in Reliability Analysis Software

Matlab has a high performance at engineering calculation.C# is good at interface development.Combining their advantages together,hybrid programming with Matlab and C # will help to improve the reliability analysis software efficiency and accuracy significantly.Procedures of hybrid programming with Matlab and C# in reliability analysis software are introduced in this paper.Finally a mathematical problem is tested to verify the feasibility of this programming method.