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电导率任意各向异性海洋可控源电磁三维矢量有限元数值模拟 被引量:18
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作者 李勇 吴小平 +3 位作者 林品荣 韩思旭 李荡 刘卫强 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1955-1978,共24页
现有海洋可控源电磁三维数值模拟方法大多基于电导率各向同性介质理论,不能模拟海底地层电导率各向异性的实际情况.本文给出了电导率各向异性三维介质中电性源海洋可控源电磁二次电场的边值问题以及相应的变分问题,采用长方体单元对研... 现有海洋可控源电磁三维数值模拟方法大多基于电导率各向同性介质理论,不能模拟海底地层电导率各向异性的实际情况.本文给出了电导率各向异性三维介质中电性源海洋可控源电磁二次电场的边值问题以及相应的变分问题,采用长方体单元对研究区域剖分,将场分量定义在剖分单元的边上,利用矢量有限单元法求解变分问题,实现了电导率任意各向异性海洋可控源电磁三维矢量有限元数值模拟.这个新的正演方法可以计算电导率任意各向异性三维地电模型的海洋可控源电磁响应,基于二次场矢量有限元法直接求解电磁场,避免了传统有限元方法可能遇到的伪解问题和难于处理电场法向分量不连续的问题,提高了数值模拟计算精度.一维电导率各向异性模型电磁场数值解与解析解吻合得相当好,无论在源附近还是远离源处相对误差均不超过1%.电导率各向异性二维模型的计算结果与已有文献采用的非结构有限元模拟结果十分吻合.三维地电模型数值模拟结果显示,电导率各向异性张量电导率主轴分量和欧拉角对不同装置海洋可控源电磁响应均有着明显的影响. 展开更多
关键词 海洋可控源电磁法 电导率任意各向异性 矢量有限元 三维正演 二次场
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2.5维电导率正交各向异性海洋可控源电磁等参有限元数值模拟 被引量:4
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作者 李勇 林品荣 +1 位作者 刘卫强 孟庆奎 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期748-765,共18页
本文实现了2.5维电导率正交各向异性海洋可控源电磁等参有限元数值模拟.利用傅里叶变换导出了电导率正交各向异性2.5维海洋可控源电磁法波数域电磁场耦合方程,采用伽里金加权余量法推导了相应的有限元方程;采用任意四边形单元对研究区... 本文实现了2.5维电导率正交各向异性海洋可控源电磁等参有限元数值模拟.利用傅里叶变换导出了电导率正交各向异性2.5维海洋可控源电磁法波数域电磁场耦合方程,采用伽里金加权余量法推导了相应的有限元方程;采用任意四边形单元对研究区域进行剖分,在单元中进行双二次插值,将有限元方程化为线性代数方程组;最后,求解线性方程组并进行反傅里叶变换获得空间域电磁场值.这个方法可以模拟海底起伏地形条件下地下任意形状电导率正交各向异性的复杂模型.与一维模型的数值模拟结果对比表明,电磁场数值解与解析解吻合.二维模型的计算结果与二维自适应非结构有限元模拟结果也吻合.水平海底二维地电模型考察了不同各向异性系数对海洋可控源电磁响应的影响特征.海底起伏地形地电模型的数值结果表明,电导率各向异性对海洋可控源电磁响应影响明显,有可能淹没海底地形和高阻油气藏引起的异常. 展开更多
关键词 海洋可控源电磁法 电导率正交各向异性 2.5维 有限元法 等参单元 各向异性系数
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地—井瞬变电磁三维各向异性响应特征研究 被引量:2
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作者 李昊锦 毛玉蓉 +2 位作者 王新宇 严良俊 周磊 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1184-1196,共13页
地—井瞬变电磁法由于抗干扰能力强、响应信号明显等优势而应用广泛。在深部矿产资源调查和地质构造勘查等任务中,多个油气储存在层理发育的沉积岩地区大多数情况下表现为电各向异性,但是目前地—井瞬变电磁反演算法均基于各向同性模型... 地—井瞬变电磁法由于抗干扰能力强、响应信号明显等优势而应用广泛。在深部矿产资源调查和地质构造勘查等任务中,多个油气储存在层理发育的沉积岩地区大多数情况下表现为电各向异性,但是目前地—井瞬变电磁反演算法均基于各向同性模型,传统反演成像技术不再适用。为了分析地层电导率各向异性对地—井瞬变电磁勘探结果的影响,对各向异性介质模型研究其电磁响应特性。基于各向异性介质的电导率张量,提出了一种基于有限元方法的三维分析模型,采用PARDISO求解器进行求解。针对多个各向异性角度的情况模拟了各向异性介质的瞬变电磁响应,分析介质各向异性对电磁波传播规律的影响,探讨了各向异性瞬变电磁响应特征。研究结果表明:在垂直各向异性介质中,电磁波传播方向垂直于电导率最大的方向时,电磁响应变化最明显;电磁波传播方向平行于电导率最大的方向时,电磁响应变化最弱。在水平各向异性介质中,电磁波垂直于电导率最小的方向时,电磁响应变化最明显;电磁波平行于电导率最小的方向时,响应变化较弱。最后,针对地—井瞬变电磁方位测井,分析了发射源沿不同方向条件下各向异性地层和异常体模型的电磁响应,结果表明其瞬变电磁响应特征与发射源的方向有关,且对于主轴各向异性异常体,发射源方向的选择直接影响对异常体各向异性方向的判断。该研究结论对油气开发地球物理勘探方法的研究具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 电导率各向异性 有限元 电磁场三维正演 二阶后退欧拉差分法
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基于扩散张量成像技术的大脑组织核磁共振电导率重构的仿真研究 被引量:1
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作者 闫丹丹 高诺 +2 位作者 张孝通 朱善安 HE Bin 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期58-64,70,共8页
将核磁共振电阻抗成像(MREIT)技术应用于人体头部大脑组织电导率重构上。采用基于径向基函数(RBF)神经网络的均质电导率重构MREIT算法,对建立在扩散张量核磁共振成像(DT-MRI)数据基础上的白质组织各向异性电导率和各向同性的灰质、脑脊... 将核磁共振电阻抗成像(MREIT)技术应用于人体头部大脑组织电导率重构上。采用基于径向基函数(RBF)神经网络的均质电导率重构MREIT算法,对建立在扩散张量核磁共振成像(DT-MRI)数据基础上的白质组织各向异性电导率和各向同性的灰质、脑脊液目标电导率进行重构。在五层真实形状头模型(包括头皮、颅骨、脑脊液、灰质和白质组织)上进行的仿真实验结果表明,该算法具有一定的抗噪声能力,重构的头部电导率分布图像具有较高的精确性。研究证明了MREIT技术用于头部复杂组织结构电导率重构上的合理性与可行性,在无创头部组织电导率检测领域具有潜在的应用价值。 展开更多
关键词 核磁共振电阻抗成像 扩散张量核磁共振成像 头部组织 各向异性电导率 白质
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基于有限体积法的二维大地电磁各向异性数值模拟 被引量:10
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作者 王宁 汤井田 +2 位作者 任政勇 肖晓 皇祥宇 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3912-3922,共11页
为了计算带任意地形的各向异性介质中二维大地电磁响应,本文在非结构化网格的基础上,采用有限体积法,开发了二维大地电磁各向异性正演模拟的新算法.首先,从Maxwell方程出发,推导二维各向异性介质中大地电磁场的边值问题;然后,采用三角... 为了计算带任意地形的各向异性介质中二维大地电磁响应,本文在非结构化网格的基础上,采用有限体积法,开发了二维大地电磁各向异性正演模拟的新算法.首先,从Maxwell方程出发,推导二维各向异性介质中大地电磁场的边值问题;然后,采用三角网格自动生成技术对求解区域进行非结构化网格剖分,进而构建节点中心控制体积单元,利用有限体积方法,得到求解边值问题的大型稀疏线性方程组;最后,利用Pardiso精确地计算了大地电磁响应值.三个各向异性模型的计算结果表明,本文开发的有限体积算法,不仅能够高精度求解带任意地形的大地电磁电导率各向异性问题,而且对于同一模型,该方法的计算消耗和精度都与有限单元法相当.因此,有限体积法是处理电磁法各向异性问题的一种有效方法. 展开更多
关键词 大地电磁 有限体积法 电导率各向异性 非结构化网格
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频率域海洋可控源电磁垂直各向异性三维反演 被引量:10
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作者 彭荣华 胡祥云 +1 位作者 李建慧 刘亚军 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期2165-2175,共11页
地层宏观电性各向异性会对可控源电磁响应产生重要影响.由于海底地层电性结构常表现为电导率各向异性,若仅对海洋可控源电磁(MCSEM)数据进行常规各向同性反演,有可能无法获得准确的反演解释结果,从而削弱MCSEM技术的可靠性.本文实现了... 地层宏观电性各向异性会对可控源电磁响应产生重要影响.由于海底地层电性结构常表现为电导率各向异性,若仅对海洋可控源电磁(MCSEM)数据进行常规各向同性反演,有可能无法获得准确的反演解释结果,从而削弱MCSEM技术的可靠性.本文实现了电导率垂直各向异性(VTI)条件下频率域海洋可控源电磁数据三维反演算法.其中,三维正演采用基于二次场控制方程的交错网格有限体积法,并利用直接矩阵分解技术来求解离散所得的大型线性方程组,有利于快速计算多场源的响应.反演采用具有近似二次收敛性的高斯牛顿算法对目标函数进行最优化.最后,对具有VTI电性各向异性特征的盐丘构造模型的MCSEM合成数据分别进行了电导率各向同性和垂直各向异性三维反演,结果表明:各向同性三维反演算法无法对受VTI介质影响的MCSEM数据进行正确的反演解释,而垂直各向异性三维反演能够获得更为可靠的地下电阻率结构和异常体分布,展现出对海底电性各向异性结构更为优良的反演解释能力. 展开更多
关键词 海洋可控源电磁法 电导率垂直各向异性 三维反演 高斯牛顿法 直接矩阵分解法 有限体积法
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电性任意各向异性且分块连续变化CSAMT三维有限元数值模拟 被引量:4
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作者 李勇 林品荣 刘祖鉴 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3923-3933,共11页
考虑地球介质电导率任意各向异性且随空间位置连续变化的情况,本文实现了直接求解电磁场的可控源音频大地电磁测深(CSAMT)三维有限元数值模拟.首先给出了电导率任意各向异性介质中CSAMT二次电场满足的控制方程及其相应变分问题,然后采... 考虑地球介质电导率任意各向异性且随空间位置连续变化的情况,本文实现了直接求解电磁场的可控源音频大地电磁测深(CSAMT)三维有限元数值模拟.首先给出了电导率任意各向异性介质中CSAMT二次电场满足的控制方程及其相应变分问题,然后采用任意六面体单元对研究区域进行剖分,在网格单元中对任意各向异性电导率进行线性插值,解决了实际工作中岩矿石电导率各向异性且连续变化的情况,将变分问题转化为线性代数方程组的求解.电导率各向异性且连续变化一维模型三维有限元数值模拟结果与电导率各向异性且分层均匀渐进模型解析解结果对比验证了方法的有效性;三维地电模型电导率随位置线性变化且各向同性、主轴各向异性、方位各向异性和倾斜各向异性的数值模拟结果表明,电导率各向异性且连续变化对CSAMT视电阻率和相位数据均有明显的影响. 展开更多
关键词 可控源音频大地电磁测深法 电导率任意各向异性 电导率分块连续变化 有限元 三维模拟
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地震电离层异常电场模拟及初步研究 被引量:3
8
作者 杨许铂 周晨 +2 位作者 刘静 赵正予 张援农 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期3650-3658,共9页
强地震会造成电离层电场发生异常变化.基于大气层-电离层电动力学理论对地震电离层异常电场开展数值模拟和研究,将理论推导出来的电离层异常电场方程扩展到球面坐标系中,并且考虑到电离层层电导率的各向异性,建立新的地震电离层异常电... 强地震会造成电离层电场发生异常变化.基于大气层-电离层电动力学理论对地震电离层异常电场开展数值模拟和研究,将理论推导出来的电离层异常电场方程扩展到球面坐标系中,并且考虑到电离层层电导率的各向异性,建立新的地震电离层异常电场模式.引进一个电离层层电导率经验公式(Nopper and Carovillano,1979),对中低纬度地震电离层异常电场特性进行数值模拟.模拟结果表明:附加电流引起电离层异常电场范围远大于自身在地表上的分布.且发生在低纬地区的异常电场主要成分是纬向电场,在东西两侧显偶极子分布.在额外电流分布相同的情况下,夜晚生成的异常电场更显著,存在昼夜差异. 展开更多
关键词 地震 电离层电场 附加电流 各向异性电导率
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卷铁心变压器三维涡流场建模与计算 被引量:4
9
作者 周利军 刘桓成 +3 位作者 江俊飞 高仕斌 李威 王东阳 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期70-76,共7页
大型卷铁心变压器开始逐步在铁路系统中被推广应用,涡流场建模分析是卷铁心变压器的设计与优化过程中的基础,而现有叠铁心建模方法对于卷铁心适用性较差。对卷铁心变压器的涡流场建模进行了研究:首先针对于卷铁心的实际卷绕结构修正传... 大型卷铁心变压器开始逐步在铁路系统中被推广应用,涡流场建模分析是卷铁心变压器的设计与优化过程中的基础,而现有叠铁心建模方法对于卷铁心适用性较差。对卷铁心变压器的涡流场建模进行了研究:首先针对于卷铁心的实际卷绕结构修正传统各向异性的等效电导率公式,提出适用于卷铁心变压器的三维涡流场建模方法;然后将铁心涡流损耗作为算例,用经典计算模型验证了卷铁心涡流场模型的有效性;最后应用所提模型计算铁路专用OD-R-32000/55卷铁心式自耦变压器的涡流损耗,并对比设备的现场实测值,验证了其实际工程中的适用性。结果表明:所建模型能够有效地计算出铁心涡流损耗,并且具有较好的现场适用性。 展开更多
关键词 卷铁心变压器 各向异性等效电导率 涡流损耗 三维涡流场 卷铁心自耦变压器
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