层状介质中计算体积分方程的弱化BCGS-FFT算法

采用弱化稳定型双共轭梯度快速Fourier变换(BCGS-FFT)算法精确计算了层状介质中的体积分方程。采用递推矩阵方法计算层状介质中的并矢Green函数,可以很方便地与体积分方程结合。将“屋顶”函数作为基函数和试探函数对体积分方程进行弱化离散,从而有效地避免了体积分方程的奇异性。离散后的体积分方程采用稳定型双共轭梯度迭代方法进行求解,从而得到异常体内电场的分布。假设异常体只分布在层状介质中的某一层介质内,则体积分方程内并矢Green函数与对比源之间的乘积可表示为褶积或相关形式,从而在每一次迭代过程中可以同时在x,y,z方向采用快速Fourier变换技术加快运算速度。数值算例说明了该算法的精确性和有效性。     

层状介质中三维物体重构的对比源反演算法

对比源反演(CSI)算法将反演问题转化为求解成本泛函的极小值问题,从而形成重构对比源和对比度的迭代序列.开发了一种三维CSI算法对层状介质中的三维物体进行重构,该算法是对二维对比源反演算法的推广.该算法无须正演计算,亦无须人为地选择正则化参数,反演过程更稳定.CSI的每一次迭代过程均采用快速Fourier变换技术计算并矢Green函数算子及其共轭算子,确保了该算法在三维层状介质情况下的高效率.复杂模型的反演结果说明,CSI算法对重构层状介质中的任意三维异常体是非常有效的.     

层状介质中三维物体重构的对比源反演算法

对比源反演（CSI）算法将反演问题转化为求解成本泛函的极小值问题,从而形成重构对比源和对比度的迭代序列。开发了一种三维CSI算法对层状介质中的三维物体进行重构,该算法是对二维对比源反演算法的推广。该算法无须正演计算,亦无须人为地选择正则化参数,反演过程更稳定。CSI的每一次迭代过程均采用快速Fourier变换技术计算并矢Green函数算子及其共轭算子,确保了该算法在三维层状介质情况下的高效率。复杂模型的反演结果说明,CSI算法对重构层状介质中的任意三维异常体是非常有效的。     

水平层状介质中三维异常体电磁波散射模拟的混合DTA-BCGS算法

为提高水平层状介质中三维异常体的电磁波散射精确数值模拟的效率,提出了一种将求解积分方程的对角张量近似(DTA)和稳定型双共轭梯度快速Fourier变换(BCGS-FFT)混合应用的算法.根据不同回代方式得到了两种近似,即DTA1和DTA2,二者均可以通过快速Fourier变换技术加速.DTA既可以作为BCGS-FFT算法的初始猜测值也可以作为它的预条件因子,从而使得这种混合算法能以比传统的BCGS-FFT算法更少的迭代次数精确求解电磁波散射场.对DTA、混合DTA-BCGS以及BCGS-FFT的精度和收敛性进行了对比,结果表明,DTA2改进型的对角张量近似可使计算精度进一步提高,而混合DTA-BCGS能以更少的迭代次数达到与传统的BCGS-FFT完全相同的精度.     

水平层状介质中三维异常体电磁波散射模拟的混合DTA-BCGS算法

为提高水平层状介质中三维异常体的电磁波散射精确数值模拟的效率,提出了一种将求解积分方程的对角张量近似(DTA)和稳定型双共轭梯度快速Fourier变换(BCGS-FFT)混合应用的算法.根据不同回代方式得到了两种近似,即DTA1和DTA2,二者均可以通过快速Fourier变换技术加速.DTA既可以作为BCGS-FFT算法的初始猜测值也可以作为它的预条件因子,从而使得这种混合算法能以比传统的BCGS-FFT算法更少的迭代次数精确求解电磁波散射场.对DTA、混合DTA-BCGS以及BCGS-FFT的精度和收敛性进行了对比,结果表明,DTA2改进型的对角张量近似可使计算精度进一步提高,而混合DTA-BCGS能以更少的迭代次数达到与传统的BCGS-FFT完全相同的精度.     

利用体积分方程的弱化BCGS算法模拟各向异性地层中多分量低频海洋可控源电磁响应

基于层状单轴各向异性介质的并矢Green函数和体积分方程的弱化稳定型双共轭梯度(BCGS)算法模拟各向异性背景地层中多分量低频海洋可控源电磁响应,并通过算例分析发射频率、海底背景地层各向异性和异常体埋藏深度对响应的影响特征。结果表明：发射信号的不同频率、电场强度的不同分量对海底油气藏的水平分辨能力不同;当测线沿x方向布设时,E_zz分量的分辨能力最强,E_xx分量次之,E_yy分量的水平分辨能力最低;在海底背景地层水平电导率相同的情况下,背景地层垂向电导率的变化对E_xx分量和E_zz分量的影响规律不同,而E_yy分量基本不受地层垂向电导率变化的影响;异常体埋藏深度越浅,E_xx分量和E_zz分量对异常体的水平分辨能力越高,而无论异常体埋藏深浅E_yy分量均不能对其进行分辨。     

电大尺寸导带二维散射的快速矩量法解

用矩量法（MOM）、预条件共轭梯度法（PCG）和快速傅里叶变换（FFT）的混合技术分析了电大尺寸导二维散射问题,该方法以等效电流作为未知函数建立积分方程或积－微分方程,然后通过矩量法获得一个线性方程组,用预条件共轭梯度法与快速傅里叶变换的结合算法（PCGFFT）来求解这个线性方程组,其中采用了T．Chan优化循环预条件器,该混合技术降低了对计算机内存的需求,加了算法的迭代速度,且增强了算法的收敛性。     

三层媒质二维谱域Green函数的路径追踪算法

为了搜索三层媒质二维谱域Green函数中的全部模式极点,提出了一种路径追踪算法.该算法首先利用数学变换,将三层媒质二维谱域Green函数的特征方程替换为复平面上的4个超越方程;然后,应用路径追踪法和Newton-Raphson迭代法求解各超越方程的根,得到谱域Green函数的全部模式极点,即表面波极点、漏波极点和反常极点.该算法克服了围线积分法中积分路径穿过分支割线进入不同Riemann面时容易造成失根的缺点,可应用于离散复镜像方法和最陡下降路径积分法中,以实现三层媒质二维空域Green函数近场和远场的精确、快速计算.最后,利用数值算例验证了该算法的正确性和有效性.     

分数阶扩散方程的混合元预处理方法

通过引入通量p=-K(x)Du作为中间变量,提出了对变系数的时空分数阶扩散问题的全离散混合型有限元方法,证明了全离散混合型线性有限元解的存在唯一性.进一步,为克服有限元方程组中由分数阶算子的非局部性所导致的计算量和存储量显著增加等困难,构造了由循环矩阵表达的预处理子,从而,形成了一种预条件稳定的双共轭梯度算法.较传统的Guass消去法和双共轭梯度方法,新的算法明显降低了迭代次数,缩短了计算时间.     

基于FFT技术微波集成电路及阵列天线快速电磁仿真

该文开展了混合位积分方程(MPIE)的空域矩量法(MoM)对单片微波集成电路(MMIC)及阵列天线的全波分析,并采用了共轭梯度快速傅里叶变换(CGFFT)算法减少矩量法的内存需求与计算复杂度.并针对此方法必须采用等间距离散的限制,采用了基于快速傅里叶变换(FFT)技术的修正算法,包括稀疏矩阵规则网格方法(SMCG)、自适应积分方法(AIM)和预校准快速傅里叶变换方法(Precorrected-FFT).此类方法既保留了三角基函数精确建模的能力又具备CGFFT算法高效计算的优点,实现了对复杂结构、电大尺寸的微波集成电路及阵列天线的快速电磁仿真.