基于GPU并行计算的目标声散射Kirchhoff近似积分方法

1

作者 杨晨轩 安俊英 +1 位作者 孙阳 张毅 《声学技术》 北大核心 2025年第4期499-505,共7页

为提高水下目标中高频声散射的计算效率,文章建立了基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)并行计算方式的目标声散射基尔霍夫(Kirchhoff)近似积分计算模型。首先,针对目标声散射的Kirchhoff近似积分方法的常量元模型和面元精确... 为提高水下目标中高频声散射的计算效率,文章建立了基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)并行计算方式的目标声散射基尔霍夫(Kirchhoff)近似积分计算模型。首先,针对目标声散射的Kirchhoff近似积分方法的常量元模型和面元精确积分模型,建立基于GPU线程分配的并行化模式,形成可并行计算的算法模型;然后,以半径为1 m的刚性球为目标,采用GPU并行模型计算其声散射目标强度,并通过与解析解的对比验证算法的准确性;最后,以Benchmark模型为目标,通过仿真计算不同条件下的声散射目标强度,对比分析GPU并行计算模型的加速比。结果表明,常量元模型的GPU并行计算效率相比传统串行计算效率提高4~5倍;面元精确积分模型的GPU并行计算效率相比于传统串行计算效率提高8~11倍。基于GPU的并行化模式对目标声散射的Kirchhoff近似积分方法的计算具有明显的加速效果,且随着面元数增加,GPU计算优势更加明显。 展开更多

关键词 基尔霍夫(Kirchhoff)近似积分 图形处理器(GPU) 并行计算 目标散射

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基于近似积分的悬链线拱实用解析解 被引量：11

2

作者 胡常福 陆小雨 +1 位作者 甘慧慧 任伟新 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期1058-1065,共8页

针对悬链线拱各种弹性积分表达式没有解析解的现状,提出一种近似积分方法以求得悬链线拱实用解析解。在两铰拱与无铰拱结构图式下,基于此近似方法,对悬链线拱积分常数实用解析解、主拱圈自重及桥面均布荷载的实用内力解析解进行求解,并... 针对悬链线拱各种弹性积分表达式没有解析解的现状,提出一种近似积分方法以求得悬链线拱实用解析解。在两铰拱与无铰拱结构图式下,基于此近似方法,对悬链线拱积分常数实用解析解、主拱圈自重及桥面均布荷载的实用内力解析解进行求解,并以积分常数的数值积分解和内力的有限元解作为精确解,验证本文方法结果的精确性与表达式的实用性。研究结果表明:与数值积分法相比,本文方法的积分常数最大相对误差不超过4%;与有限元法结果相比,本文方法轴力最大相对误差不超过5%,弯矩最大相对误差不超过12%;本文实用解析解表达式简洁,能得到任意拱轴系数下的结果。 展开更多

关键词 悬链线拱 近似积分法 实用解析解 弹性积分常数

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等积变换近似积分法及其应用——三相土固结沉降预测研究 被引量：3

3

作者 宰金珉 周峰 +2 位作者 徐美娟 黄广龙 梅国雄 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期47-50,共4页

半空间点源问题的结果积分往往不能表达为有限形式,经济上未必可行,且不便于工程应用。如与数值法结合,将区域Ω适当分割并变换为特定的形式,则可降低积分重数,甚至得到解析解。本文将讨论以解析解为基础辅以数值法的近似积分方法,并将... 半空间点源问题的结果积分往往不能表达为有限形式,经济上未必可行,且不便于工程应用。如与数值法结合,将区域Ω适当分割并变换为特定的形式,则可降低积分重数,甚至得到解析解。本文将讨论以解析解为基础辅以数值法的近似积分方法,并将其应用于改进扎列茨基解,进而求解三相土的固结沉降问题,并进行参数敏感性分析,得出渗透系数、泊松比以及模量比对固结沉降均有较大的影响;另外该近似解能够较好的求解三相土固结沉降,具有一定的应用价值。 展开更多

关键词 三相土 固结 沉降 等积变换近似积分法

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计算近似积分的样本均值Monte Carlo方法 被引量：2

4

作者 王明兰 叶恒青 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2001年第1期50-52,共3页

以测度论的观点讨论用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法计算欧氏空间上有界和无界可测区域积分的无偏估 计，并给出估计的方差收敛于零的条件．

关键词 依概率收敛 分布函数 MONTE CARLO方法 近似积分 样本均值 测度论 欧氏空间

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基于高斯滤波和近似积分的电动车窗防夹算法 被引量：13

5

作者 刘建国 付恒 +1 位作者 饶政玉 赵永浩 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期1464-1471,共8页

在蓄电池电压波动或汽车行驶在颠簸路面和深坑路面等情况下,车窗电机产生的霍尔信号脉冲会受到干扰。针对这一干扰,提出了一种防夹算法,即首先通过高斯滤波滤除部分噪声,然后采用近似积分法对脉宽曲线进行积分,再将积分面积和阈值进行... 在蓄电池电压波动或汽车行驶在颠簸路面和深坑路面等情况下,车窗电机产生的霍尔信号脉冲会受到干扰。针对这一干扰,提出了一种防夹算法,即首先通过高斯滤波滤除部分噪声,然后采用近似积分法对脉宽曲线进行积分,再将积分面积和阈值进行比较做出是否防夹的判断。利用d SPACE建立电动车窗的快速控制原型系统进行试验。结果表明,与基于卡尔曼滤波的防夹算法相比,所提出的积分算法具有较快的运算速度和较高的鲁棒性。 展开更多

关键词 电动车窗 防夹算法 霍尔信号 高斯滤波 近似积分法

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基于积分近似矩量法的声波团聚数值模拟 被引量：1

6

作者 张光学 刘建忠 +2 位作者 王洁 周俊虎 岑可法 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期922-927,共6页

引言 目前我国在控制粉尘排放方面取得了较好的成效,燃煤锅炉等工业排放的烟气粉尘总浓度一般均能够满足国家排放标准。但是,现广泛采用的静电除尘设备、旋风分离器等均难以除去烟气中的超细颗粒。这些颗粒粒径很小（大多小于2.5μm,

关键词 声波团聚 积分近似矩量法 气溶胶 矩量

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宽光谱间隔普朗克函数积分的近似算法

7

作者 汪宏七 赵高祥 《红外研究》 CSCD 北大核心 1989年第3期187-190,共4页

提出了一种计算宽光谱间隔的普朗克函数积分值的简单近似方法。

关键词 普朗克函数 积分近似计算 光谱间隔

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基于Rytov积分近似的有限口径定量反演成像(特邀)

8

作者 徐魁文 侯莎莎 +2 位作者 邓皓千 苏江涛 李文钧 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期139-149,共11页

提出一种适用于有限口径下高相对介电常数和大尺寸目标物体的反演方法。首先分析了低损耗介质的复折射率,通过有效折射率的计算方法得到有效折射率与介电常数关系;利用高频近似估计对比度函数,通过近似估计散射体内部散射场及其梯度对传... 提出一种适用于有限口径下高相对介电常数和大尺寸目标物体的反演方法。首先分析了低损耗介质的复折射率,通过有效折射率的计算方法得到有效折射率与介电常数关系;利用高频近似估计对比度函数,通过近似估计散射体内部散射场及其梯度对传统Rytov近似进行数学上的修正,产生无相位条件下Rytov积分近似模型,该模型可以实现定量重建高相对介电常数和大尺寸未知目标的对比度虚部。仿真结果显示有限口径下的Rytov积分近似可以对高介电常数和大尺寸目标的对比度虚部提供精确的形状重建。 展开更多

关键词 计算电磁学 逆散射问题 电磁成像 有限口径 Rytov积分近似 高相对介电常数

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溶剂效应计算中两种积分方法的比较研究

9

作者 董博 陈飞武 韦美菊 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1043-1050,共8页

采用多面体表面模拟溶质空腔, 讨论了溶剂效应计算中近似积分方法和解析积分方法的平行性和收敛性. 我们发现: 对所研究的 40 个中性分子, 近似方法和解析方法之间的平行性较好; 但是, 对于 20 个正离子和27 个负离子, 当溶质空腔分别为... 采用多面体表面模拟溶质空腔, 讨论了溶剂效应计算中近似积分方法和解析积分方法的平行性和收敛性. 我们发现: 对所研究的 40 个中性分子, 近似方法和解析方法之间的平行性较好; 但是, 对于 20 个正离子和27 个负离子, 当溶质空腔分别为 0.002 和 0.001 a.u.的等电荷密度面时, 近似方法和解析方法之间的平行性较差,因此, 近似方法的可靠性不一定有保证. 我们还发现当多面体的表面无限趋近空腔的表面时, 不管采用何种多面体序列, 近似方法和解析方法的基态总能量都基本趋向同一极限值. 展开更多

关键词 溶剂效应 近似积分方法 解析积分方法 多面体

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计算多重积分的蒙特卡罗方法与数论网格法 被引量：32

10

作者 宫野 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期20-23,共4页

给出蒙特卡罗方法和数论网格法计算多重积分的步骤、实例,并对这2种方法进行比较. 蒙特 卡罗方法特别适宜于多维问题和几何形状不规则区域,但收敛速度慢且误差具有概率性质. 数论网格法适用于几何形状规则和维数不太多的问题,它的误差... 给出蒙特卡罗方法和数论网格法计算多重积分的步骤、实例,并对这2种方法进行比较. 蒙特 卡罗方法特别适宜于多维问题和几何形状不规则区域,但收敛速度慢且误差具有概率性质. 数论网格法适用于几何形状规则和维数不太多的问题,它的误差是真正的误差. 展开更多

关键词 蒙特卡罗法 多重积分近似计算 数论方法 数论网格法 工程计算

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半正交化基近似计算的改进

11

作者 丁涪江 张良辅 李广年 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 1992年第3期307-312,共6页

Kashiwagi建议,在量子化学从头计算中采用半正交化基组,在电子排斥积分中忽略某些正交轨道间的重迭,同时保留核吸引积分中的类似重迭。本文建议在核吸引积分中也忽略这些微分重迭。这一改进提高了计算的精度。对仍然保留的微分重迭,在... Kashiwagi建议,在量子化学从头计算中采用半正交化基组,在电子排斥积分中忽略某些正交轨道间的重迭,同时保留核吸引积分中的类似重迭。本文建议在核吸引积分中也忽略这些微分重迭。这一改进提高了计算的精度。对仍然保留的微分重迭,在计算三、四中心积分时建议在保持电荷守恒的条件下,用较简单的轨道对之间的微分重迭代替,大大节约了计算机时。 展开更多

关键词 近似从头算 半正交化 积分近似

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捷联惯导系统两种速度更新算法的比较研究 被引量：2

12

作者 林玉荣 陈亮 付振宪 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1185-1193,共9页

对偶四元数是一种将平动与转动统一描述的运动参数,利用它求解捷联惯导系统(SINS)的速度参量,思路完全不同于传统的速度更新算法。对两种速度更新算法的解算过程进行了对比研究,从原理上明确了导致两种算法性能差别的原因,通过定义截断... 对偶四元数是一种将平动与转动统一描述的运动参数,利用它求解捷联惯导系统(SINS)的速度参量,思路完全不同于传统的速度更新算法。对两种速度更新算法的解算过程进行了对比研究,从原理上明确了导致两种算法性能差别的原因,通过定义截断误差和近似积分误差,以二子样算法为例,对两种算法的精度差别进行了定性的分析,并作了定量的计算和推导,给出了定量的表征。研究结果表明:在高动态及大机动运动状态下,对偶四元数算法在精度上具有明显的优势。设置包含圆锥运动与划船运动的复杂、高动态测试条件,在理想情况下与实际情况下分别进行了仿真测试,测试结果验证了对偶四元数算法在整体性能上的显著优势。 展开更多

关键词 飞行器控制、导航技术 速度更新算法 截断误差 近似积分误差 对偶四元数

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基于贝叶斯深度学习方法的上海新冠肺炎病例时空预测和不确定性量化

13

作者 周世荣 汤银才 +2 位作者 王平平 庄亮亮 徐嘉威 《应用概率统计》 CSCD 北大核心 2024年第2期298-322,共25页

2022年春季在上海爆发的新冠肺炎疫情对上海的社会、经济和居民的日常生活造成了严重影响.新冠肺炎的传播通常表现出复杂的非线性动力学,受环境、人口统计、医疗条件、核酸或抗原检测频率、流行病控制策略等影响.具有复杂网络结构和广... 2022年春季在上海爆发的新冠肺炎疫情对上海的社会、经济和居民的日常生活造成了严重影响.新冠肺炎的传播通常表现出复杂的非线性动力学,受环境、人口统计、医疗条件、核酸或抗原检测频率、流行病控制策略等影响.具有复杂网络结构和广泛训练的长短期记忆(LSTM)模型被广泛用于学习和预测流行病的传播.然而,这种模型既没有解释数据的不确定性,也没有考虑各种协变量和异质性的影响.因此,本文提出了一个两阶段LSTM嵌套广义泊松回归模型来分析2022年春季上海爆发的新冠肺炎疫情数据.在第一阶段,训练一个多层LSTM网络来学习特定地区的感染数据,然后使用训练好的LSTM来拟合和预测有症状的新冠肺炎感染人数.在第二阶段,在分层贝叶斯框架下通过广义泊松回归模型对预测的病例数进行建模,其中相对风险的对数用带有协变量和时空异质性的随机效应的线性函数来建模.在深度学习方法的帮助下,时空广义泊松回归模型可以预测和量化每日新增症状感染数量的不确定性.此外,得益于从协变量和时空异质性的借力,基于贝叶斯深度学习方法的预测比基于LSTM方法的预测性能更好. 展开更多

关键词 COVID-19 LSTM 泊松回归模型 积分嵌套拉普拉斯近似(INLA)

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基于滞后相位校正的高精度直流大电流比较仪 被引量：7

14

作者 任士焱 丁欣颖 +1 位作者 邵滨海 李林 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2013年第5期415-420,共6页

直流大电流比较仪通常采用传统的超前相位校正方法,很难提高系统的开环增益,限制了比较仪系统精度的提高。根据6kA直流大电流比较仪的工作原理及实际硬件电路,对仪器进行了系统建模分析,求出了系统的精度为1.141 55×10-6,通过超前... 直流大电流比较仪通常采用传统的超前相位校正方法,很难提高系统的开环增益,限制了比较仪系统精度的提高。根据6kA直流大电流比较仪的工作原理及实际硬件电路,对仪器进行了系统建模分析,求出了系统的精度为1.141 55×10-6,通过超前相位校正保证了系统的稳定。在此前提下,提出了引入滞后相位校正的思路,设计了近似比例积分调节器,仿真结果表明,在原有系统稳定性得到兼顾的情况下,同时使得系统的精度得到了较大的提高,达到了1.141 6×10-7。 展开更多

关键词 直流大电流比较仪 滞后相位校正 近似比例积分调节器

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复杂轴线拱结构实用解析解研究 被引量：2

15

作者 胡常福 何兵兵 +1 位作者 石萃佳 任伟新 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期217-225,共9页

拱结构力学问题的解析解大多基于沿拱轴的曲线积分,当拱轴线为非圆弧线时该曲线积分往往没有闭合解析解。针对该问题,提出近似曲线积分方法,将精确弧长微分近似显示表达,用以得到拱结构力学问题的实用解析解。基于本文方法,以包含大量... 拱结构力学问题的解析解大多基于沿拱轴的曲线积分,当拱轴线为非圆弧线时该曲线积分往往没有闭合解析解。针对该问题,提出近似曲线积分方法,将精确弧长微分近似显示表达,用以得到拱结构力学问题的实用解析解。基于本文方法,以包含大量复杂曲线积分的新型拱轴线弹性常数表达式及主拱圈自重、桥面系自重作用时内力表达式为研究对象,推演得到其实用解析解,并以弹性常数精确曲线积分的数值解与内力的有限元解为精确解,验证本文方法的高精确性与实用性。研究结果表明:与常规方法将曲线积分简化为直线积分相比,本文方法能得到更高精度的实用解析解,各弹性常数表达式最大相对误差小于2%;与内力的有限元解相比,本文方法具有更通用的实用表达式,且内力的最大相对误差小于4%。 展开更多

关键词 拱结构 实用解析解 弧长微分 近似曲线积分

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热分解动力学分析及计算模型的研究综述 被引量：13

16

作者 黄震 冯冰冰 +4 位作者 张欣然 吕莉 蒋天庆 赵菱颖 王康 《中国印刷与包装研究》 CAS 2014年第6期4-17,共14页

在简单介绍各种固体基质的热降解过程之后,本研究简要总结了几十种反应机理方程和温度积分函数近似方程。反应机理方程可分为加速、减速和S形模型等三个主要类型,但是对于大多数热分解过程来说可以设定符合一级反应机理。温度积分函数由... 在简单介绍各种固体基质的热降解过程之后,本研究简要总结了几十种反应机理方程和温度积分函数近似方程。反应机理方程可分为加速、减速和S形模型等三个主要类型,但是对于大多数热分解过程来说可以设定符合一级反应机理。温度积分函数由Arrhenius定律推导而来,因此没有解析解,进而衍生了大量的近似方程。这些温度积分方程可以分为Madhysudanan-Krishnan-Ninan方程和Coats-Redfern方程。这些近似方程已被广泛用于热分析动力学,因此非等温分析方法而不是等温分析方法起其主导作用。从数学角度来说,单一升温速率方法用于活化能和指前因子的估算,似乎更为简单,但是现在多重升温速率等转化率方法更被认可。此外,最高转化率方法时常和ASTM E698标准结合使用,可以很方便地进行热动力学分析及预测材料在给定温度条件下的等温热分解寿命。另外还简要给出聚乳酸热分解的例子,以例举如何使用动力学模型用于热分解过程分析。 展开更多

关键词 固体热分解 反应机理方程 温度积分近似方程 非等温动力学 多重升温速率方法 最大转化率方法

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随机温度场的渐近-最大熵分析 被引量：4

17

作者 李金平 陈建军 +1 位作者 朱增青 刘国梁 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期58-62,共5页

针对具有随机参数的稳态温度场分析,利用拉普拉斯多维积分的渐近展开及函数的泰勒级数展开等方法,求得了节点温度响应的原点矩近似解析表达式。在最大熵原理基础上,获得了节点温度响应的概率密度函数。算例将该方法与Monte-Carlo模拟法... 针对具有随机参数的稳态温度场分析,利用拉普拉斯多维积分的渐近展开及函数的泰勒级数展开等方法,求得了节点温度响应的原点矩近似解析表达式。在最大熵原理基础上,获得了节点温度响应的概率密度函数。算例将该方法与Monte-Carlo模拟法进行比较,表明该方法具有较好的精度,且在参数变异性较大时也能获得较满意的结果。 展开更多

关键词 最大熵原理 概率密度函数 积分渐近近似 随机参数 温度场

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金属表面烧蚀速率与表面加热功率关系的探讨 被引量：1

18

作者 吴兆春 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期505-509,共5页

针对金属表面的烧蚀过程,采用一维传热模型,将物体内的传热、温度变化分为2个阶段,即物体被加热到熔点温度的阶段及物体开始烧蚀阶段,使用积分近似的分析方法,完整地建立了表面烧蚀速率与表面加热功率之间的近似计算关系式。对不同烧蚀... 针对金属表面的烧蚀过程,采用一维传热模型,将物体内的传热、温度变化分为2个阶段,即物体被加热到熔点温度的阶段及物体开始烧蚀阶段,使用积分近似的分析方法,完整地建立了表面烧蚀速率与表面加热功率之间的近似计算关系式。对不同烧蚀速率过程所需表面加热功率的变化规律进行了计算和对比分析。为表面烧蚀过程控制提供一个简便的计算关系式。 展开更多

关键词 热学 烧蚀速率 表面加热功率 热传递 积分近似解

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薄壳目标的多基地声散射特性研究

19

作者 张毅 安俊英 +1 位作者 成刚 徐芳 《声学技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期452-459,共8页

文章对水中薄壳目标的多基地声散射特性进行了理论仿真与试验测量研究。首先采用有限元耦合边界元和基尔霍夫(Kirchhoff)近似积分两种不同的数值计算方法对内部充气球冠圆柱壳的多基地声散射特性进行建模仿真,然后通过目标在消声水池的... 文章对水中薄壳目标的多基地声散射特性进行了理论仿真与试验测量研究。首先采用有限元耦合边界元和基尔霍夫(Kirchhoff)近似积分两种不同的数值计算方法对内部充气球冠圆柱壳的多基地声散射特性进行建模仿真,然后通过目标在消声水池的散射声场试验测量验证仿真结果的有效性。采用相同的数值计算方法对Benchmark模型的多基地散射声场进行仿真计算,分析多基地(全向)声散射特性及散射机理。结果表明,水中目标多基地散射的回波强度与回波结构与多基地分置角相关,且回波亮点的主瓣宽度也随多基地分置角变化而变化;Benchmark模型的艇体和指挥舱之间存在强烈的干涉作用,使多基地(全向)散射声场的竖状条纹发生倾斜。研究为水下目标的多基地探测提供理论支持。 展开更多

关键词 多基地 声散射特性 有限元耦合边界元 基尔霍夫(Kirchhoff)近似积分

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低渗透地层压力扰动传播规律 被引量：8

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作者 史瑞娜 王晓冬 +1 位作者 罗二辉 毕明超 《特种油气藏》 CAS CSCD 2011年第4期80-82,139,共3页

在低渗透介质中压力扰动传播规律直接反映了井周围储层的动用范围。通过积分方法近似求解含启动压力梯度和动边界的非线性平面径向不稳定渗流数学模型,得到一种新的压力分布规律和动边界传播规律的解析表达式。在启动压力梯度为零的情... 在低渗透介质中压力扰动传播规律直接反映了井周围储层的动用范围。通过积分方法近似求解含启动压力梯度和动边界的非线性平面径向不稳定渗流数学模型,得到一种新的压力分布规律和动边界传播规律的解析表达式。在启动压力梯度为零的情况下计算井壁压力,并与经典结果及其他5种解式计算结果对比,文中解析表达式计算结果是准确可靠的。 展开更多

关键词 低渗透地层 启动压力梯度 压力扰动 积分近似解 动边界

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