三维地形频率域井筒电磁场区域积分方程法模拟

井筒电磁法作为一种高效的地球物理勘探技术特别适合我国地形复杂地区(沙漠、高山等)的油气资源勘探.地形起伏区域对井筒电磁响应的观测具有严重影响,但到目前为止人们对三维井筒电磁地形效应特征的研究十分有限.本文提出基于区域划分的积分方程法模拟带地形频率域井筒电磁系统响应,与基于偏微分方程的有限差分、有限单元法相比,该方法能更高效地模拟地形响应.首先根据地形起伏情况定义感应数,将地形条件下目标体的井筒电磁场模拟区域划分为参考模型、背景介质及目标体介质分布子区域,针对各子区域的模拟计算特点,配置Anderson算法、稳定型双共轭梯度-快速傅里叶积分方程算法,从而获得三维地形频率域井筒电磁场响应.通过将计算结果与半空间模型的Anderson算法解析解、带山谷地形模型的其他已发表的三维边界积分方程结果进行对比,检验了本文算法的精度及高效性.最后,系统分析了山谷地形对井筒电磁地井观测系统电磁场响应的影响特征.本文研究结果对三维井筒电磁地形效应的识别和校正具有指导意义.     

耦合势有限体积法高效模拟各向异性地层中海洋可控源的三维电磁响应

本文基于电场矢势与标势分解的耦合势有限体积法研究建立一套各向异性地层中海洋可控源电磁法的三维响应的高效数值模拟技术.首先引入电场的矢势和标势,将电场分解为无散场和无旋场之和,Maxwell方程转换为关于矢势与标势的混合Helmholtz方程,克服低感应数问题.在此基础上,借助Yee氏交错网格和有限体积法以及非均质单元中等效电导率公式,建立混合Helmholtz方程的离散方程.并采用直接法求解器PARDISO求解离散方程,有效保证在大的求解空间中仍然能够获得电磁场稳定可靠的数值解.此外,在数值模拟中利用差异场技术,克服源的奇异性问题,尽可能提高近场的计算精度.与解析解的对比证明了该算法的有效性.数值模拟结果表明,海洋可控源电磁法沿测线方向的电场,对油气藏的纵向电阻率敏感,对横向电阻率不敏感;对油气藏上方的覆盖层的纵向电阻率和横向电阻率都敏感.     

各向异性海底地层海洋可控源电磁响应三维积分方程法数值模拟

采用积分方程法对各向异性海底地层海洋可控源电磁（MCSEM）响应进行三维数值模拟.首先利用算子理论给出各向异性海底地层中的压缩积分方程，由于满足压缩映射条件，该积分方程在任意参数下总是迭代收敛的.然后为了提高计算效率，引入分区域多重网格准线性近似技术.通过具体算例验证了所述算法在计算精度与效率方面的有效性.最后利用该算法考察并分析了海底地层的各向异性对MCSEM三维响应特征的影响. 关键词： 海洋可控源电磁法 各向异性 三维模拟 积分方程法     

一种求解三维热辐射输运方程的整体预处理迭代方法及并行计算

为三维灰体热辐射输运方程的隐式离散纵标方法发展一个整体预处理迭代方法并研制并行程序。该方法采用组装线性代数方程组策略,同时求出所有离散方向上的辐射强度。借助预处理的Krylov子空间迭代法,避免复杂网格上扫描算法可能遇到的死锁问题,能够提高健壮性和计算效率。空间离散上采用一阶迎风有限体积格式。数值实验测试变形六面体网格上的收敛率、评估预处理迭代方法的性能并计算辐射和物质的耦合问题,给出三维弯管和黑腔问题的模拟结果,验证程序的正确性和方法的适应性。     

不可压缩流基于块预处理的并行有限元计算

发展了一个模拟非定常不可压缩粘性流的并行有限元求解器，时间离散使用具有二阶精度的隐式中点格式，基于三维非结构四面体网格剖分，使用高阶混合有限元离散速度场（P2）和压力场（P1）.全离散格式产生的代数方程组是大型、稀疏、非对称和病态的，基于修正的压力对流扩散预处理（PCD）和精心设计的子问题迭代执行策略，采用预处理的GMRES迭代法来高效求解线性方程组.利用相同的子问题迭代策略，同时给出基于最小二乘交换子（LSC）预处理的并行效率对比.大量数值算例验证了算法的精度、可扩展性和可靠性.三维驱动方腔流模拟结果（Re=3200.0）清晰地显示了方腔流中主涡（PE）、下游二次涡（DSE）、上游二次涡（USE）、侧壁涡（EWV）和TGL涡的存在.     

海洋可控源三维电磁响应显式灵敏度矩阵的快速算法

借助电场耦合势三维有限体积法与直接求解技术,研究建立了一套海洋可控源三维电磁响应显式灵敏度矩阵(或称为Fréchet导数)高效算法.首先,利用Yee氏交错网格和有限体积法对电场混合势Helmholtz方程进行离散处理,建立与移动源电磁场正演模拟相对应的大型代数方程组,再应用直接法得到的逆矩阵和三维线性插值技术事先确定插值算子和投影算子,并利用投影算子与各个发射源离散向量的乘积计算多发射源电磁响应,极大地提高了多发射源电磁场正演模拟效率.在此基础上,根据块状模型和像素模型中异常体电导率分片常数分布特征,将电导率摄动产生的一次散射电流场表示成Yee氏剖分网格上散射电流元的叠加,由投影算子与散射电流元的离散向量的乘积快速计算出电场强度与磁场强度的显式灵敏度矩阵.最后,通过数值计算检验算法的有效性,并通过块状模型与像素模型分别研究海洋可控源电磁响应特征.     

三维电磁扩散场数值模拟及磁化效应的影响

采用矢量有限元法实现了三维电磁扩散场数值模拟,并成功将其应用在大地电磁的正演研究中.为灵活精确地拟合起伏地形和地下不规则构造,采用由不规则四面体单元组成的非结构化网格,可根据模型设计的需要调整网格的大小.引入了基于二次场理论,将解析的一次场从总场中扣除,直接计算二次场,使得误差仅局限于相对较小的二次场,以提高总场计算精度.常规的节点有限元法不满足电性分界面上法向电场不连续和无源区单元内电流密度无散,违反麦克斯韦方程组.为克服节点有限元法的弊端,使用矢量有限元法求解基于二次电场的偏微分方程.另外,在算法设计中,考虑了磁导率参数的变化,可以模拟磁导率不均匀的模型.通过与COMMEMI模型已发表的结果对比,证明了本文算法的正确性和精确性.为突显非结构网格优势,计算了椭球异常体模型和任意地形模型的MT响应,并详细讨论了地形和磁化效应对三维数值模拟结果的影响.     

非均质各向异性地层中方位随钻电磁测井响应三维有限体积法数值模拟算法

方位随钻电磁测井是一种能够实时探测地层边界、实现地质导向与井眼成像的新型测井技术. 本文根据方位随钻电磁测井仪器的典型线圈系结构, 首先引入柱坐标系下非均质完全各向异性地层中电流源并矢Green函数, 并利用电磁场叠加原理给出倾斜发射线圈激发的电场以及倾斜接收线圈上感应电动势的计算公式; 然后应用电流源电场并矢Green函数的混合势克服非均质地层中电磁数值模拟的低感应数问题, 通过ρ 和z方向上Lebedev网格设法降低网格节点个数, 并且利用标准化算法确定柱坐标系下非均质单元上的等效电导率. 在此基础上, 用三维有限体积法建立柱坐标系电场混合势的离散方法, 得到一个交错网格上电场矢势和标势大型代数方程, 并用不完全LU分解以及稳定双共轭梯度法确定数值解. 最后, 通过数据模拟结果对算法的有效性进行检验, 并考察钻铤、线圈倾斜角度以及地层各向异性等参数对仪器响应的影响. 数值结果表明: 在柱坐标系下用三维有限体积法的数值模拟算法处理非均质各向异性层中方位随钻电磁测井响应可以得到很好的结果. 钻铤、电导率各向异性、层边界均对方位随钻电磁波测井响应产生较大的影响; 在电阻率较大的地层, 幅度比和相位差响应越小; 发射线圈和接收线圈同时倾斜时, 幅度比和相位差响应受地层的影响更灵敏.     

三维电磁粒子模拟并行计算的研究

三维电磁粒子模拟基于时域有限差分算法（FDTD）和PIC（particle-in-cell）方法.根据FDTD和PIC方法的特点，可以将整个模拟区域分割为多个子区域，每个计算进程模拟计算一个子区域，通过消息传递交换子区域的边界数据从而实现并行计算这一基本思路，完成了并行算法的设计，并分析了并行加速比的影响因素.在三维电磁粒子模拟软件CHIPIC3D上实现了该并行算法并验证了算法的正确性，最后应用CHIPIC3D并行版本对磁绝缘线振荡器和相对论速调管两种典型的高功率微波源器件进行了模拟，证明了该并行算法能取 关键词： 电磁粒子模拟 时域有限差分 并行计算 高功率微波源     

各向异性介质三维电磁响应模拟的Ho-GEBA算法

本文基于积分方程法研究并建立了一种模拟横向同性介质中任意各向异性异常 体三维电磁响应的高阶广义扩展Born近似(Ho-GEBA)算法. 首先利用逐次迭代技术给出积分方程的广义级数展开解, 为保证其收敛性, 引入一种各向异性条件下满足压缩映射的迭代算子. 然后利用异常体区域分解技术, 并结合扩展Born近似原理, 得到各向异性介质三维电磁响应的Ho-GEBA解. 为提高效率, 计算过程中采用并矢Green函数的解析表达式. 最后通过数值计算实例对比验证了本文算法的有效性. 关键词： 高阶广义扩展Born近似 积分方程 电磁模拟 解析Green函数     

声速测量实验中压电接收端的声压随位置变化的规律

本文介绍了我们所研究的共振干涉接收端声压振幅方程以及用微机解此方程的数学计算方法。     

结电阻对微波和约瑟夫逊隧道结耦合的影响

关键词：     

实验室全息光栅的制作及质量评定

分别介绍高频、低频光栅的制作原理和制作实例，并对制作光栅的质量进行评定．     

小行星轨道演化研究中的数值方法

小行星是太阳系最重要的一类小天本,主要分布在两个区域;火星和木星轨道之间的一条主带和近地空间,近地小行星轨道的最大特点是其轨道半长径与地理轨道半长径相近,或近日距离接近甚至小于日地平均距离,其运动可深入到地球轨道的内部,迷将导致该类小行星与地球（还有金星、火星等）十分靠近甚至发生碰撞,这一特征给其轨道演化数值研究带来一些困难,包括天体力学方法中一般消除碰撞奇点的正规化处理以及对定性研究十分成功的辛算法都将在不同程度上失败,通过对几种常用数值方法（包括辛算法）计算效果的比较,根据小天体运动自身的特性,给出了相应处理措施,从而可提高计算结果的可靠性。     

从拉格朗日函数的不确定性导出定域规范不变性

从拉格朗日函数的不确定性出发，通过作为积分上发的坐标函娄之作用量Ｓ＝∫ｔｔ１Ｌｄｔ′＝Ｓ（ｘ＾μ）及其不确定性，得到ψ与ψ′＝ｅ＾－ｉｑａ（ｘ＾μ）ψ等效－定域规范不变性或日局域对称性。     

波荡器对电子储存环束流影响的研究

研究了国家同步辐射实验室二期工程新建波荡器对储存环束流产生的各种影响,计论了在高亮度模式下,波荡器产生的效应。结果表明：波荡器安装在第三直线节在两种工作模式下对环的影响都有小,不影响正常运行,无须补偿。但安装在第四直线节时,在高亮度运行模式下对电子束流的影响较大,如不进行补偿,环将无法正常运行。     

混沌的解析与e-measure混沌摆实验

阐述了混沌的建模;利用旋转移动传感器对物理摆的相空间轨迹进行了实时测量,记录了混沌产生过程中相空间的角位移和角速度的变化。证实了混沌对初始条件的敏感性,以及混沌中3周期点的存在。     

极性晶体界面附近激子的性质

本文利用么正变换方法计算了极性晶体界面附近激子的基态能量,得到了激子基态能量及倒半径随激子质心距界面距离变化的曲线。发现当晶体在真空中时,表面会出现死层,晶体与金属相接触时,界面附近会出现相变。     

不确定度表示的进展和在测量中的应用

本介绍了不确定的有关概念、名词术语，给出了不确定度A类分量、B类分量和展伸不确定度的表达式。说明了不确定度在高校实验教学中的应用，列举了不确定度在实验中应用实例。     

潮汐是怎样使地球自转速度变慢的

本文说明月球引起地球海水的潮汐如何减慢地球的自转,就中特别说明了海水与海底的摩擦的作用,也简述了海水潮汐的“反作用”对月球运行的影响。