用改进的局域非线性迭代方法计算三维井间电磁场

提出了用改进的局域非线性迭代 (MLNI)计算体积分方程的方法 ,并计算了三维井间电磁场。将井间大尺度电导率异常体分为近场区域和远场区域两部分 ,它们的位置和尺寸均随场点位置的变化而改变。对近场区域影响的计算采用局域非线性近似 ;将远场区域的影响作为外部激励源 ,采用迭代方法进行计算。由于不必进行直接的大型矩阵求逆运算 ,因而与体积分方程的直接解法相比 ,所需的机时更少 ,并减少了对内存的要求。数值计算结果显示 ,该方法也适用于高电导率对比地层 ,且计算精度与体积分方程直接解法的精度相当 ,是一种计算井间大尺度异常体散射场的有效方法。     

三维井间电磁场的联合反演方法

考虑到井间电磁测量信息量的局限性，基于积分方程在发射-接收剖面对三维电导率异常体进行近似成像。成像过程中将沿垂直于发射-接收剖面方向的成像区域限制在一定范围并假设电导率在该方向不变。成像实例显示，这种剖面成像的精度取决于垂直于发射接收剖面方向的成像范围与异常体在该方向实际范围的接近程度。考虑到实际情况下背景层电导率值往往是未知的或虽已知但并不准确，还提出了联合反演方法，以一维反演结果作为初始值，既反演一维背景地层的电导率，也反演三维异常体在发射接收剖面的电导率，两个过程交替进行。反演实例显示，经过几轮迭代后，背景层电导率分布及异常体在发射-接收剖面的电导率分布均大大改善，说明了联合反演的有效性和必要性。     

三维井间电磁场的联合反演方法

考虑到井间电磁测量信息量的局限性,基于积分方程在发射接收剖面对三维电导率异常体进行近似成像。成像过程中将沿垂直于发射接收剖面方向的成像区域限制在一定范围并假设电导率在该方向不变。成像实例显示,这种剖面成像的精度取决于垂直于发射接收剖面方向的成像范围与异常体在该方向实际范围的接近程度。考虑到实际情况下背景层电导率值往往是未知的或虽已知但并不准确,还提出了联合反演方法,以一维反演结果作为初始值,既反演一维背景地层的电导率,也反演三维异常体在发射接收剖面的电导率,两个过程交替进行。反演实例显示,经过几轮迭代后,背景层电导率分布及异常体在发射接收剖面的电导率分布均大大改善,说明了联合反演的有效性和必要性。     

二维井间电磁场的非线性反演方法

采用高精度的非线性反演方法,对轴对称二维井间模型的电导率分布进行了成像。该成像方法既考虑到雅可比矩阵的线性项,也考虑了其偏微分项,因而反演精度高且稳定性强。采用矩阵求逆技术计算了纵向成层背景地层Green函数的系数,可以很方便地得到Green函数对空间坐标的积分,从而使雅可比矩阵的计算更方便、准确。反演实例表明,井间电磁成像技术更适宜于对相对高电导率异常区域进行成像。由于井间电磁成像技术对异常区块的垂向探测范围大于径向探测范围,测量数据中包含的垂向信息多于径向信息,因而垂向分辨率高于径向分辨率。     

套管井井间电阻率测井的原理及数值计算

本以电磁场理论为基础，导出了过套管进行井间地层电阻率测井问题的理论公式，并用低频电磁波进行了数值计算，分析了套管对井间电阻率测井的影响。结果表明：用低频电磁波过套管测量地层电阻率的井间测井方法是可行的。该理论可为套管井井间地层电阻率测井仪器的研制、测井解释及井间电阻率层析成像技术提供重要的理论依据。     

二维井间电磁场的正反演计算

提出了一种改进的逐次逼近解法，并用该方法对轴对称二维井间电磁场进行了正反演计算。与逐次逼近解法相比，该方法收敛性强，应用范围广，可适用于高电导率对比地层。与直接求解积分方程相比，由于不必进行直接的大型复矩阵求逆运算，该方法计算速度快，所需内存少。反演中采用了Born迭代算法，将成像区域集中于一定范围内。考虑到信息量和计算机内存的限制，采用双重面元分割法，将反演区域分割为一定数目的大面元，每个大面元被分割为几个小面元。属于同一大面元的不同小面元具有不同的磁矢势，但具有相同的电导率，从而减少了反演过程中未知量的数目。根据第一次成像结果确定出更准确的成像范围，并进行第二次成像。数值计算结果表明，改进的逐次逼近解法是计算二维井间电磁场的一种有效方法，将该方法用于反演过程能够得到较高分辨率的二维井间电导率图像。     

二维井间电磁场的非线性反演方法

采用高精度的非线性反演方法，对轴对称二维井间模型的电导率分布进行了成像。该成像方法既考虑到雅可比矩阵的线性项，也考虑了其偏微分项，因而反演精度高且稳定性强。采用矩阵求逆技术计算了纵向成层背景地层Green函数的系数，可以很方便地得到Green函数对空间坐标的积分，从而使雅可比矩阵的计算更方便、准确。反演实例表明，井间电磁成像技术更适宜于对相对高电导率异常区域进行成像。由于井间电磁成像技术对异常区块的垂向探测范围大于径向探测范围，测量数据中包含的垂向信息多于径向信息，因而垂向分辨率高于径向分辨率。     

二维井间电磁场的正反演计算

提出了一种改进的逐次逼近解法 ,并用该方法对轴对称二维井间电磁场进行了正反演计算。与逐次逼近解法相比 ,该方法收敛性强 ,应用范围广 ,可适用于高电导率对比地层。与直接求解积分方程相比 ,由于不必进行直接的大型复矩阵求逆运算 ,该方法计算速度快 ,所需内存少。反演中采用了Born迭代算法 ,将成像区域集中于一定范围内。考虑到信息量和计算机内存的限制 ,采用双重面元分割法 ,将反演区域分割为一定数目的大面元 ,每个大面元被分割为几个小面元。属于同一大面元的不同小面元具有不同的磁矢势 ,但具有相同的电导率 ,从而减少了反演过程中未知量的数目。根据第一次成像结果确定出更准确的成像范围 ,并进行第二次成像。数值计算结果表明 ,改进的逐次逼近解法是计算二维井间电磁场的一种有效方法 ,将该方法用于反演过程能够得到较高分辨率的二维井间电导率图像。     

非结构四面体网格上三维非线性扩散方程的有限体积法

为了有效地数值模拟科学和工程中有广泛应用的非线性扩散方程,在三维线性扩散方程非结构四面体网格的有限体积法的基础上,提出了一个计算非结构四面体网格上非线性扩散方程的有限体积法。方法采用网格单元中心作为计算节点,相对于网格点的方法,计算量减少了一半。用L agrange因子法得到网格点上的值,考虑了网格中心点和网格点的相对位置,更适应大变形的网格。利用算子分裂,使计算更加简单。用N ew ton-B iCG STAB法来求解得到非线性方程组。数值结果表明:该方法具有二阶精度、保持通量守恒、对大变形的网格适应性强。     

一类非线性抛物方程的隐式解法及外迭代收敛性

对一类非线性抛物方程进行研究，并针对该类方程建立了一种隐式差分格式．在此基础上，采用外迭代法及追赶法高效率地求解出该类方程的差分解，并利用Von Neumann条件证明了该差分格式的稳定性及外迭代法的收敛性，从而有效地解决了该类方程的数值计算问题．值得指出的是，该方法可以进一步推广到一般的非线性抛物方程组．     

大方坯连铸结晶器电磁搅拌三维电磁场的数值模拟

借助ANSYS有限元分析软件对240mm×280mm大方坯结晶器电磁搅拌磁场进行了数值模拟,系统研究了电磁搅拌参数对结晶器内磁场和电磁力的影响规律.结果表明:磁场在结晶器电磁搅拌器内产生的旋转电磁力在水平截面上形成一对力偶,驱使钢液顺时针旋转;结晶器高度方向上磁场分布呈"两端小中间大"分布特征.数值计算的磁感应强度与实测结果基本吻合.提出了杭钢大方坯45#钢电磁搅拌优化后的工艺参数为电流350A和频率3Hz,实验表明在此工艺参数下铸坯质量得到显著提高.     

Gauss-Seidel迭代法的多核并行运算研究

分析了线性方程组迭代求解的计算原理,在多核架构的微机中,给出了一种Gauss-Seidel并行迭代算法。该算法首先按照并行计算的需求把Gauss-Seidel迭代公式分解为串行运算和并行运算两部分,然后利用步进及广播的方式有序地把串行运算调度到处理器的每个核中并发运行.理论和数值测试均验证了并行运算的有效性。     

圆柱直齿轮三维本体温度场问题的边界元法

本文首次采用三维边界元法来计算圆柱直齿轮啮合时的三维本体温度场问题.大量的数值计算结果表明,采用边界元法来计算回柱在齿轮啮合时的三维本体温度场,具有数据准备量小、数值稳定性好、计算时间少等特点.     

三维复杂目标近区散射场的计算

针对复杂目标近场电磁散射特性问题,应用有限元全波数值方法计算复杂目标在赫兹偶极子辐射球面波照射下的散射特性. 由于有限元方法所计算的区域有限,为精确获得目标近区散射场,通过已得输出面上电流源和磁流源,推导得出空间中任意位置处的散射电场严格表达式,并将其用于计算复杂目标的近区广义雷达散射截面. 通过数值试验验证该严格计算公式的正确性,展示该方法对复杂目标近场电磁散射特性问题的有效性.      

复合转子异步电机磁场的三维分析及参数计算

采用定子面电流沿电机轴向分布不变的假设,对复合转子异步电机的磁场进行了二维与三维解析求解,得到了描述电机磁场的各电磁量的解析表达式.基于磁场求解的结果,通过引入坡印亭向量得到了复合转子阻抗等参数的计算公式.样机的实验结果与计算结果相吻合,证明了磁场分析与参数计算的正确性.     

取水池内三维流场的数值计算

本文应用不可压缩流体三维Navier—Stokes方程组求解明渠内的三维水流运动．利用k-ε双方程湍流模式计算涡粘性系数．控制方程组采用隐式差分离散，SIMPLEC程式求解．文中对矩形明渠开挖槽沟后挖槽区的流场进行了计算．所得结果与有关文献给出的测量值比较一致．作为应用，对某电厂循环供水系统中取水池内的三维流场进行了计算．计算结果可供工程界参考．     

用双标量位法计算爪极电机三维磁场

本文采用双标量法计算三维恒定磁场,给出了四面体、直三棱柱和任意六面体三种常用三维单元在双标量法中的计算格式,将此方法用于空载爪极电机的磁场计算,表明所得结果是合理的.