电偶源海洋瞬变电磁法三维数值模拟与响应特征研究

由于海底能源资源勘查和其他研究的需要,人工源海洋电磁法已经成为一个研究热点。使用傅里叶伪谱法来模拟瞬变水平电偶极源对不同三维海底模型的响应,与全空间解析解对比,验证算法的正确性。海底低阻体模型响应说明,时间域电磁法可以连续地追踪电磁场扩散及与海底低阻体的响应过程。高阻体模型响应说明,可以通过研究早期电磁场的幅值随收发距的变化来确定高阻体的存在。     

三维电磁响应积分方程法数值模拟

从电磁基本理论出发,深入研究了均匀导电半空间频域三维电磁散射问题,由张量格林函数求解Ｆｒｅｄｈｏｌｍ方程,将异常体划分为一系列立方单元,并将该积分方程转化为矩阵方程,从而计算出空间任意点的电场和磁场;此外,还给出了计算实例,并与国外结果进行分析对比,证明作者运用的计算方法结果正确,算法快速．     

井中磁源瞬变电磁三维时域有限差分数值模拟

应用时域有限差分法,采用显式差分方程,选取磁偶极子源作为初始条件和不同阶Mur吸收边界条件,对包含低阻异常体的均质全空间中磁偶源产生的瞬态场进行三维数值模拟,模拟计算井中磁源瞬变电磁场传播以及井旁三维低阻异常体的响应情况,简要分析特征规律.研究结果表明:时域差分法可在一定条件下保证正演模拟的精度和效果;场源激发条件和异常体情况不同,响应特征差异较大.     

武器爆炸作用下地下洞库坑道动力响应数值模拟分析

对武器爆炸条件下地下洞库坑道动力响应进行了数值模拟分析。分析了武器爆炸作用效应,推导了射弹侵彻岩石预估公式的基本形式,分别模拟了开裂以及压碎过程,给出了模型的破坏准则以及边界条件的处理。数值模拟对于人防工程以及防护工程的建设提供重要参考依据。     

深部矿井底板隐伏含水构造瞬变电磁探测应用

介绍了瞬变电磁法视电阻率计算和时-深转换基本原理;根据现场地质水文资料,并结合实际巷道工作面操作环境,应用PROTEM EM-47HP系统,对12051工作面底板开展隐伏含水构造探测,印证了该系统对低阻异常体敏感、定向性好、精度高的特点;利用BETEM后处理软件分析数据,经正-反演处理得到底板地层视电阻率断面图和顺层剖面图,初步确定了存在突水危险的隐伏含水构造异常区,为下一步钻孔查证提供了依据。     

NPR锚杆/索围岩动力响应数值模拟分析

为了解决深部开采造成的冲击地压、大变形和常规锚杆/索破断失效等问题,本文以某煤矿釆区为研究试验段,基于高地应力软岩大变形破坏机理,采用FLAC3D-PFC3D耦合建模方法首次开展NPR锚杆/索动力学数值模拟研究,建立PR和NPR锚杆/索两种支护方案的数值模型,对比分析动荷载下硐室围岩以及锚杆的受力、位移情况.结果表明:25MPa冲击荷载下,25根PR支护锚杆/索中21根已失效,围岩大面积失稳,耦合墙出现严重变形,硐室呈现内凸弧形变形破坏.而相同条件下,NPR锚杆/索均未失效,硐室围岩稳定性保持良好.     

深海拖曳式瞬变电磁的响应规律

通过分析深海堆积型热液硫化矿的电性特征,建立探测深海热液金属硫化物矿床地电模型:运用瞬变电磁全空间理论计算方法,模拟计算深海热液金属硫化物矿床瞬变电磁响应,为设计深海拖曳式瞬变电磁系统提供依据.计算结果表明:深海与无海水情况下的瞬变电磁相比,响应曲线形态变化不大,响应幅值显著增加;拖曳高度严重降低了低阻矿化层的瞬变电磁响应幅值:随着拖曳高度的增加,低阻矿化层的异常响应向后延迟并迅速衰减,当拖曳高度超过50 m时异常响应将难以分辨;在一般情况下,在1～100 ms时窗内可以探测到海底金属硫化矿层引起的异常.     

瞬变电磁响应的延迟谱计算方法

本文将延迟谱的计算方法应用于瞬变电磁响应的计算，并给出了计算结果。     

天然气管网的瞬变流数值模拟研究

研究了天然气管网中的瞬变流动,介绍了采用特征线法求解天然气管网瞬变流的方法,讨论了该方法的物理意义及其计算公式.采用该方法对工程实例进行了模拟与分析.结果表明,特征线法能满足不同瞬变条件下的精度与计算速度要求,对天然气管网的可靠性评价和优化管理提供了理论依据.     

高含水期油藏精细数值模拟研究

传统的油藏数值模拟方法由于没有考虑高含水期油藏开发过程中储层岩石和流体参数的变化,常导致模拟结果的失真。为此对传统方法进行了改进。选用Eclipse数值模拟软件中的黑油模型,应用分阶段油藏数值模方法及垂直平分(PEBI)网格划分技术对胜坨油田二区沙二段第3砂层组进行了高含水期油藏数值模拟。结果表明,分阶段建立地质模型和流体模型,其模拟结果更符合油田开发实际情况。采用PEBI网格划分技术精确描述断层、砂岩尖灭、不规则边界等复杂地质现象,可提高数值模拟的精度。在不同开发阶段油藏剩余油分布受不同因素的控制,在弹性开发阶段,油藏剩余油主要受储层物性的差异性以及井网方式所控制;而在水驱稳产开发阶段,注入水对储层物性的改造及对高含水期剩余油分布起到较大的控制作用。     

高含水期油藏精细数值模拟研究

传统的油藏数值模拟方法由于没有考虑高含水期油藏开发过程中储层岩石和流体参数的变化，常导致模拟结果的失真。为此对传统方法进行了改进。选用Eclipse数值模拟软件中的黑油模型，应用分阶段油藏数值模方法及垂直平分(PEBI)网格划分技术对胜坨油田二区沙二段第3砂层组进行了高含水期油藏数值模拟。结果表明，分阶段建立地质模型和流体模型，其模拟结果更符合油田开发实际情况。采用PEBI网格划分技术精确描述断层、砂岩尖灭、不规则边界等复杂地质现象，可提高数值模拟的精度。在不同开发阶段油藏剩余油分布受不同因素的控制，在弹性开发阶段，油藏剩余油主要受储层物性的差异性以及井网方式所控制；而在水驱稳产开发阶段，注入水对储层物性的改造及对高含水期剩余油分布起到较大的控制作用。     

井下瞬变电磁技术在含水陷落柱治理中的应用

鉴于瞬变电磁法在探测含水地质异常体时优于传统钻探、物探的特点,利用其对东庞矿2903工作面突水陷落柱和范各庄矿10#导水陷落柱进行了监测,结果表明,井下瞬变电磁动态监测技术在含水陷落柱注浆治理过程中是一种有效的动态评价方法。     

采掘工作面顶板含水构造应用矿井瞬变电磁探查技术

一、引言长期以来,采煤工作面内和巷道掘进前方的地质构造异常、顶（底）板突水灾害等问题一直困扰着煤矿安全生产．而其中的水害是影响矿井安全生产最多的重大灾害,由于矿井突水迫使工作面停产、搬迁．造成人员伤亡的事故屡见不鲜。目前,直接探测矿井各种突水构造的物探方法主要有矿井直流电法勘探方法、无线电波透视法、音频电透视法、瑞雷波法、矿井地质雷达法和矿井瞬变电磁法等,矿井瞬变电磁法凭借其对低阻异常体反应灵敏,方向性强,体积效应小、横向分辨率高、工作效率高和成本低等优点．在探测隐伏含（导）水构造、充水钻孔、采空区积水等方面取得了很好的应用效果,因此矿井瞬变电磁法应用于井下探测是一种很有发展前途的电磁探测方法。     

围岩损伤控制爆破数值模拟研究

为研究不同结构装药周边孔爆破对围岩损伤的影响规律,采用数值模拟方法开展了研究工作. 模拟结果表明,从获得良好爆破效果和降低围岩损伤的角度来看,在4种装药结构中,水+切缝管的效果最好,空气介质耦合时最差,中间依次为水介质耦合、空气+切缝管的装药结构. 因此在实际工程中,周边孔采用水+切缝管的装药结构,可适当增加炮孔间距或减小装药量,取得与其它装药结构相同的周边爆破效果,尤其对于松软破碎岩体爆破效果更加明显. 同时水的存在对于工作面的降尘和防止瓦斯爆炸等灾害事故的发生也具有一定的作用. 数值模拟结果与试验结果所得结论一致.      

矿井瞬变电磁观测系统测网模拟

矿井瞬变电磁法在矿井中采集数据时候,受到现场巷道环境、空间影响,对于最终采集的数据有很大影响或干扰,如何利用矿井现场有限的空间采集多且有效的数据,笔者根据多年的矿井物探工作经验,总结出一套适用于矿井瞬变电磁观测网布置方法,利用不同的巷道采集多组数据,利用不同的巷道采集同一区域数据,最后综合分析提供准确结果。     

旋转磁场电磁搅拌数值模拟

对旋转磁场搅拌凝固过程中金属液的流动进行了数值模拟,结果表明,金属液所受Ｌｏｒｅｎｔｚ力切向分量及径向分量沿半径方向逐渐增大,但数值大小相差悬殊;切向流动速度沿半径方向呈抛物线规律变化,最大值发生在０．６ｒ０处,这种三维流动将有利于温度、成分均匀化的作用。     

天然气管网的瞬变流动数值模拟

研究和了解天然气管网中的瞬变流动,是对管网进行优化设计,提高运行管理的安全性以及更好的满足用户需求的前提和基础。本文以气体状态方程、动量守恒方程和连续性方程为基础,建立了天然气管网瞬变流动的数学模型,并定义了其典型的边界景件。采用带惯性因子的特征线法对三个方程进行处理。并用C＋＋语言编制计算程序,对管网水力瞬变过程进行了数值模拟。通过在动量方程中引入惯性因子,提高了数值计算效率,并能满足不同瞬变条件下的精度与计算速度要求。当管网温差较大时,应将整个管网划分为几个小系统,再在每个系统中按等温处理。     

埋地金属管道腐蚀的瞬变电磁响应特征分析

将瞬变电磁法应用到埋地金属管道腐蚀缺陷的在役无损检测中,利用Ansys有限元软件对埋地金属管道腐蚀模型的瞬变电磁场进行仿真,采用方形多匝小回线中心方式进行激励和接收,在发射线圈上施加一定关断时间的电压激励,采用边长较小的共中心回线接收感应二次场,并根据实际检测情况设置模型相关参数.仿真结果表明:管体发生腐蚀时,随着壁厚的不断减薄,即腐蚀量的增加,感应电动势的绝对值减小,即瞬变响应减弱;仪器关断时间宜控制在60μs以内,以保证100μs附近的观测数据有效;相邻两测点曲线首支的剧烈变化可作为判断管道埋深变化的依据.通过和实测模型对比,验证了仿真结果的正确性,因此,当管道发生一定范围的腐蚀时,选取合适的观测时间,就能够获得管道腐蚀信息.     

天然气管道瞬变流动数值模拟新算法

针对管道中介质瞬变流动的非线性偏微分方程组难以解析求解的问题,由质量、动量、能量三个偏微分方程构成的控制方程组,应用TVD/Godunov混合算法数值模拟天然气管道中气体的瞬变流动,摒弃了传统的差分方法对动量方程非线性对流项的线性化处理,而直接处理非线性对流项,从而大大提高了算法的稳定性和管道瞬变流动的仿真精度。算法采用了时间分裂法描述不完全堵塞管道,没有作等温假设,进一步增进了数值模拟的精度与合理性,获得了理想精度的计算结果。