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标量磁位积分方程法计算舰艇三维静磁场 被引量:2
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作者 何保委 周国华 +2 位作者 刘胜道 宗敬文 唐烈峥 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期948-956,共9页
掌握舰艇磁场分布规律是实施舰艇磁防护技术的重要前提,采用积分方程法计算舰艇三维静磁场是有效手段之一。积分方程法通常建立以剖分单元内磁化强度或者磁感应强度为待求量的方程组,基于所求得的源区值获得整个场域的解。若想进一步提... 掌握舰艇磁场分布规律是实施舰艇磁防护技术的重要前提,采用积分方程法计算舰艇三维静磁场是有效手段之一。积分方程法通常建立以剖分单元内磁化强度或者磁感应强度为待求量的方程组,基于所求得的源区值获得整个场域的解。若想进一步提高磁场计算精度,需要增加网格密度,代价则是计算机的内存需求和计算量急剧增加。针对这一问题,采用一种以标量磁位为待求量的积分方程。将铁磁源区划分为四面体单元,根据变分原理将未知函数分片展开,按照单元和节点的相对位置关系寻找奇异积分,采用参数替换的方法转化为非奇异积分。球体解析模型表明:使用标量磁位进行建模仅需将源区离散为粗糙的网格单元即可得到高精度的磁场计算结果;网格加密后,标量建模方法在保持计算精度的同时,内存需求和CPU执行时间大幅小于矢量建模方法。开展了三维舰船磁场的虚拟验证实验,对于大型船体等需要精细划分网格的铁磁物体,标量磁位积分方程法计算得到的磁场与有限元商业软件的计算结果吻合较好,并且与矢量建模方法相比更加高效和节约内存。 展开更多
关键词 舰艇磁场 积分方程法 标量磁位 四面体单元 奇异积分
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一种舰船高精度感应磁场快速正演建模方法
2
作者 何保委 孙兆龙 +2 位作者 刘月林 周国华 唐烈峥 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1589-1601,共13页
为了解决矢量积分方程法计算舰船感应磁场时效率较低和计算量较大的问题,提出一种基于简化标量磁位的积分方程正演模型,并引入多层自适应交叉近似(MLACA)算法,不仅能够保证磁场计算精度,还能大幅减少计算机的内存需求和计算时间。数值... 为了解决矢量积分方程法计算舰船感应磁场时效率较低和计算量较大的问题,提出一种基于简化标量磁位的积分方程正演模型,并引入多层自适应交叉近似(MLACA)算法,不仅能够保证磁场计算精度,还能大幅减少计算机的内存需求和计算时间。数值仿真表明,使用基于MLACA的标量积分方程法能够快速获取高精度的铁磁物体感应磁场。针对舰船铁磁材料的磁性参数不易获取的问题,基于磁场实测值和正演耦合模型,以磁场拟合度、磁化率先验分布和光滑约束条件为目标函数建立磁化率反演模型,并采用模拟退火(SA)算法优化得到等效磁化率的空间分布。球壳数值仿真和船模试验结果表明,磁化率反演优化模型有效可行,其中球壳磁场的预测误差为2.2%,船模磁场的预测误差约为4.8%。 展开更多
关键词 舰船磁场 简化标量磁位 多层自适应交叉近似 模拟退火法 等效磁化率
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用标量电位法与双标量磁位法计算铝电解槽三维磁场 被引量:22
3
作者 姜昌伟 梅炽 +1 位作者 周乃君 徐顺生 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期1021-1025,共5页
以商业软件ANSYS为开发平台,采取标量电位法和双标量磁位法相结合的方法开发了铝电解槽电场与磁场计算模块,并应用到154kA铝电解槽磁场计算。磁场计算结果表明:水平磁场基本上形成一个顺时针的漩涡,而垂直磁场呈现较好的反对称关系;|Bx|... 以商业软件ANSYS为开发平台,采取标量电位法和双标量磁位法相结合的方法开发了铝电解槽电场与磁场计算模块,并应用到154kA铝电解槽磁场计算。磁场计算结果表明:水平磁场基本上形成一个顺时针的漩涡,而垂直磁场呈现较好的反对称关系;|Bx|max、|By|max和|Bz|max的计算值与测试值误差分别为0.7%、8.8%和6.7%;各个测点的磁感应强度分量Bx、By和Bz计算值与测试值绝对平均误差分别为14.8%、7.8%和14.9%。计算值与测试值比较接近,表明该方法可以满足铝电解槽母线设计时的磁场仿真计算的要求。 展开更多
关键词 铝电解槽 磁场 标量电位法 标量磁位法 ANSYS
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风的湍流特性两种分析方法的比较及其应用 被引量:13
4
作者 庞加斌 宋丽莉 +1 位作者 林志兴 植石群 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期27-32,共6页
风的湍流特性实测研究中常用两种分析方法:矢量法是水平风速风向由二维风速矢量表示,即自然风为纵向分量和横向分量的矢量和;标量法是水平风速用绝对风速和风向两个标量表示.由于对水平分量的定义差别,两种方法对应的湍流脉动特性分析结... 风的湍流特性实测研究中常用两种分析方法:矢量法是水平风速风向由二维风速矢量表示,即自然风为纵向分量和横向分量的矢量和;标量法是水平风速用绝对风速和风向两个标量表示.由于对水平分量的定义差别,两种方法对应的湍流脉动特性分析结果(如平均风速、阵风因子、湍流度、功率谱密度和湍流积分长度等)不一致,将两种方法用于分析广东、上海、福建和江苏等地实测的四组脉动风速数据,结果证明不同的分析方法给统计结果带来差异,差异的大小随着风的脉动强度增大而增大. 展开更多
关键词 脉动风速 湍流脉动特性 矢量法 标量法
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某常规弹载体感应磁场分布的仿真技术研究 被引量:3
5
作者 李永慧 张晓明 +3 位作者 陈国彬 崔星 郝智利 刘俊 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2012年第4期181-184,共4页
在常规弹的地磁导航系统中,载体磁场是影响磁传感器测量精度的主要干扰因素。为了准确地对这一干扰磁场加以消除或者补偿,文中对载体磁场中感应磁场的分布规律进行了仿真研究。文中采用磁标量法求解磁场,研究了常规弹的三维静态磁场仿... 在常规弹的地磁导航系统中,载体磁场是影响磁传感器测量精度的主要干扰因素。为了准确地对这一干扰磁场加以消除或者补偿,文中对载体磁场中感应磁场的分布规律进行了仿真研究。文中采用磁标量法求解磁场,研究了常规弹的三维静态磁场仿真技术,使用有限元工具ANSYS仿真得到了弹体上各点磁感应强度的数值解,根据绘制的云图和数据变化曲线图,分析得到了匀强磁场中弹体内部以及沿弹壁轴向和横截面上感应磁场的变化规律。 展开更多
关键词 地磁导航 载体磁场 磁标量法 ANSYS 匀强磁场
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衍射光学元件分析和设计中标量理论的局限性 被引量:6
6
作者 陈德伟 李永平 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期9-13,共5页
以衍射光栅为例,用标量理论和严格耦合波理论的对比,分析衍射光学元件各参数对标量理论适用范围的影响。结果表明在光栅周期减小,刻蚀深度增加,光栅折射率增加,光束入射角度增加以及填充因子偏离 50%等情况下,标量理论的误差将逐渐增大... 以衍射光栅为例,用标量理论和严格耦合波理论的对比,分析衍射光学元件各参数对标量理论适用范围的影响。结果表明在光栅周期减小,刻蚀深度增加,光栅折射率增加,光束入射角度增加以及填充因子偏离 50%等情况下,标量理论的误差将逐渐增大,其中光栅周期和刻蚀深度对标量理论的影响较大,光栅周期小到 5 倍波长或者刻蚀深度大到 5 倍波长时,标量理论将不再适用。 展开更多
关键词 衍射光学元件 标量理论 衍射光栅
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测量低损耗薄膜材料介电常数的标量法 被引量:3
7
作者 栾卉 赵凯 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期777-781,共5页
依据被测介质性质,在现有实验设备条件下,提出了一种标量法测量低损耗薄膜介质介电常数的新方法。该方法利用传输线法测量原理,先测量待测介质损耗,间接得到反射系数,由反射系数与介电常数关系式,推导得出待测介质的介电常数。该方法有... 依据被测介质性质,在现有实验设备条件下,提出了一种标量法测量低损耗薄膜介质介电常数的新方法。该方法利用传输线法测量原理,先测量待测介质损耗,间接得到反射系数,由反射系数与介电常数关系式,推导得出待测介质的介电常数。该方法有样品容易制作,测量简单准确等特点。通过测量实例的误差分析,指出标量法测量薄膜材料介电常数的不足,提出相应的改进措施。 展开更多
关键词 低损耗 薄膜材料 介电常数 测量 标量法
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光束斜入射的分频光栅衍射行为研究 被引量:3
8
作者 陈德伟 李永平 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期163-166,共4页
 用标量理论和矢量理论分析了光束斜入射时分频光栅的衍射行为,分频光栅在光束斜入射时的分频效果,以及入射角度的有效范围。计算结果表明,并非严格的正入射才能保证分频光栅的分频效果,在光束入射角度小于5°时仍然可以满足ICF系...  用标量理论和矢量理论分析了光束斜入射时分频光栅的衍射行为,分频光栅在光束斜入射时的分频效果,以及入射角度的有效范围。计算结果表明,并非严格的正入射才能保证分频光栅的分频效果,在光束入射角度小于5°时仍然可以满足ICF系统的要求。 展开更多
关键词 标量理论 矢量理论 分频光栅 ICF 激光斜入射
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稳定悬浮状态下无轴承开关磁阻电机电感特性 被引量:4
9
作者 刘泽远 王世山 邓智泉 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期165-170,共6页
针对二维有限元和磁链法计算无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)电感特性的局限性,建立了BSRM稳定悬浮时的三维有限元模型,采用双标量磁位法计算得到其磁场分布,应用一种仅需计算非线性系统能量增量即可... 针对二维有限元和磁链法计算无轴承开关磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor,BSRM)电感特性的局限性,建立了BSRM稳定悬浮时的三维有限元模型,采用双标量磁位法计算得到其磁场分布,应用一种仅需计算非线性系统能量增量即可计算电感的增强型能量增量法,计算其绕组电感。以一7.5 kW,12/8结构的BSRM为例,简单比较了双标量磁位法与二维有限元法、矢量磁位法和棱边有限元法分别求解BSRM磁场时的计算规模和平均计算时间,说明了双标量磁位法在大规模计算场合的优越性;研究了电感与转子径向位移的关系;计算获得了样机处于稳定悬浮状态下的主、悬浮绕组电感;研究了端部效应对电机磁场分布和绕组电感的影响。通过实验验证了电感计算的准确性,为优化设计和精确控制该类电机奠定了基础。 展开更多
关键词 电感 有限元法 增强型能量增量法 双标量磁位法 无轴承开关磁阻电机
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154kA预焙铝电解槽三维磁场的双标量磁位法计算 被引量:5
10
作者 姜昌伟 周乃君 +1 位作者 梅炽 肖胜华 《有色金属》 CSCD 2003年第3期76-79,共4页
以标量电位法和双标量磁位法相结合 ,对 15 4kA预焙铝电解槽磁场进行三维数值计算。计算结果表明 ,水平磁场基本上形成一个顺时针的漩涡 ,垂直磁场呈现较好的反对称关系。计算结果与实际测量结果基本相符 。
关键词 冶金技术 铝电解槽 标量磁位法 磁场 计算 炼铝
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严格耦合波法计算闪耀光栅衍射效率 被引量:6
11
作者 陈为 廖胜 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期734-738,共5页
针对一般标量近似算法精度不高的问题,提出采用S矩阵的严格耦合波的方法计算光栅衍射效率。通过建立完整的闪耀光栅理论模型,对各分层电磁场进行傅里叶级数展开,采用散射矩阵方法求解各谐波系数,完成衍射效率计算。该方法已应用到红外光... 针对一般标量近似算法精度不高的问题,提出采用S矩阵的严格耦合波的方法计算光栅衍射效率。通过建立完整的闪耀光栅理论模型,对各分层电磁场进行傅里叶级数展开,采用散射矩阵方法求解各谐波系数,完成衍射效率计算。该方法已应用到红外光栅TE和TM 2种模式衍射效率的计算。分析了散射矩阵解决数值运算不稳定的原因,通过与标量近似计算方法进行比较,说明红外光栅衍射偏振特性。 展开更多
关键词 散射矩阵 严格耦合波法 标量算法 偏振特性
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光栅衍射效率的二阶标量近似法研究 被引量:1
12
作者 米凤文 沈亦兵 杨国光 《光子学报》 EI CAS CSCD 2000年第5期436-439,共4页
详细介绍了计算光栅衍射效率的二阶标量近似法 ,推导出一种简单有效的计算光栅衍射效率的近似公式 .给出了利用近似公式对几种情况下光栅衍射效率的计算结果 ,并与普通标量法、严格矢量法的计算结果进行了比较 .
关键词 光栅 衍射效率 二阶标量近似法
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标量地震波频率-空间域有限差分法数值模拟 被引量:17
13
作者 任浩然 王华忠 龚婷 《石油物探》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期20-26,共7页
讨论了频率-空间域优化有限差分算子地震波场模拟方法。推导了频率-空间域双程波高阶有限差分算子,计算了9点有限差分系数;提出了一种节省内存的存储策略,对稀疏矩阵和稀疏矩阵LU分解后的矩阵采用了节省内存的存储策略,使内存空间的需... 讨论了频率-空间域优化有限差分算子地震波场模拟方法。推导了频率-空间域双程波高阶有限差分算子,计算了9点有限差分系数;提出了一种节省内存的存储策略,对稀疏矩阵和稀疏矩阵LU分解后的矩阵采用了节省内存的存储策略,使内存空间的需求量大幅度降低,可以利用本方法进行具有生产规模的地震波正演模拟;推导了依赖于频率的最佳匹配层吸收边界条件,获得了很好的吸收效果。洼陷模型和Marmousi模型数值模拟试验表明,方法可行且有效,在节约计算机资源的同时,计算精度也能得到保证。 展开更多
关键词 频率-空间域 有限差分法 标量波方程 最佳匹配层吸收边界条件 地震波正演模拟
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电流域标量处理法在横向磁场电机三维磁场分析中的应用 被引量:10
14
作者 郑文鹏 施进浩 +1 位作者 屠关镇 江建中 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第6期65-69,88,共6页
横向磁场电机具有电磁解耦、设计灵活、输出力密度大等优点,引起广泛关注。但是该种电机磁路复杂,需采用三维场分析。在三维有限元磁场中如果对电流区域进行适当处理,采用标量磁位进行分析,可以比采用矢量磁位大大提高计算速度。本文首... 横向磁场电机具有电磁解耦、设计灵活、输出力密度大等优点,引起广泛关注。但是该种电机磁路复杂,需采用三维场分析。在三维有限元磁场中如果对电流区域进行适当处理,采用标量磁位进行分析,可以比采用矢量磁位大大提高计算速度。本文首先对任意形状的电流区域在不同坐标系下的一般处理方法进行了系统推导;然后,将该一般方法进一步应用于特殊情况下的电流区域,使得问题得到简化;最后,根据所推导的原理编制三维有限元软件,利用该软件对样机磁场进行计算,试验结果表明了该方法的正确性。 展开更多
关键词 横磁磁通电机 标量磁位 三维有限元法
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三维有限元法求解无轴承开关磁阻电机电感 被引量:3
15
作者 刘泽远 王世山 邓智泉 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期708-714,共7页
以一台12/8结构的无轴承开关磁阻电机为研究对象,选用不同未知量作为自由度,分别采用双标量磁位法、矢量磁位法和棱边有限元法对电机进行建模及计算,分析端部效应对电机磁场特性的影响;利用增强型能量增量法计算电机主、悬浮绕组的静态... 以一台12/8结构的无轴承开关磁阻电机为研究对象,选用不同未知量作为自由度,分别采用双标量磁位法、矢量磁位法和棱边有限元法对电机进行建模及计算,分析端部效应对电机磁场特性的影响;利用增强型能量增量法计算电机主、悬浮绕组的静态电感,研究无轴承开关磁阻电机的电感特性。通过与电感二维计算值和测量值的比较得到:无轴承开关磁阻电机端部效应严重,在不对齐位置处2D计算误差较大;棱边有限元法相对于另两种三维方法在求解高度非线性磁场问题时具有较高的计算精确度。 展开更多
关键词 开关磁阻电机 无轴承开关磁阻电机 电感 有限元法 双标量磁位法 矢量磁位法 棱边有限元法 增强型能量增量法
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电磁层析成像系统中标量磁势的数值解法 被引量:3
16
作者 赵倩 郝建娜 尹武良 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期613-618,共6页
电磁层析成像技术是一种基于电磁感应定律的工业过程成像技术,激励线圈产生的交变磁场在目标物体中产生涡流,进而产生二次磁场.接收线圈检测到感应电压后利用重建算法可以得到物场的分布信息.边界元法以积分方程为数学基础,同时采用了... 电磁层析成像技术是一种基于电磁感应定律的工业过程成像技术,激励线圈产生的交变磁场在目标物体中产生涡流,进而产生二次磁场.接收线圈检测到感应电压后利用重建算法可以得到物场的分布信息.边界元法以积分方程为数学基础,同时采用了与有限元法相似的划分单元离散技术,将边界积分方程离散为代数方程组后用数值方法求解.边界元法在电磁层析成像技术中已有一定的应用,而基于标量磁势的边界元法使得求解过程的速度和效率显著提高.本文针对一个简化的电磁层析成像系统模型,利用3种数值方法求解目标物体表面的标量磁势,并利用Matlab编程得到仿真结果.对结果进行对比分析后,选出最优解法. 展开更多
关键词 电磁层析成像 边界元法 标量磁势 数值仿真
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大型铝电解槽磁场的有限元法综合分析 被引量:6
17
作者 杨溢 李朗如 《有色金属》 CAS CSCD 2002年第3期66-69,共4页
运用有限元法分析计算大型铝电解槽的磁场分布和主要影响因素。用Biot -Savart定律的线电流形式直接计算槽周母线电流产生的磁场 ,结果与用有限元法计算的差别是不大的。槽内电流产生的磁场需用矢量磁位表示 ,其满足泊松方程。铁磁物质... 运用有限元法分析计算大型铝电解槽的磁场分布和主要影响因素。用Biot -Savart定律的线电流形式直接计算槽周母线电流产生的磁场 ,结果与用有限元法计算的差别是不大的。槽内电流产生的磁场需用矢量磁位表示 ,其满足泊松方程。铁磁物质的影响为铁磁屏蔽作用。将各项计算结果进行矢量叠加 ,便可得出总的磁场分布 ,与实测值基本相符。 展开更多
关键词 大型铝电解槽 磁场 有限元法 标量磁位 矢量磁位
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激励法超前探测技术电场约束效率研究 被引量:1
18
作者 张伟杰 张玉洁 +1 位作者 张有东 吴淼 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第6期102-106,共5页
为了研究激励法超前探测仪器工作效率最佳时约束电极的位置参数b和电流强度参数k的取值范围,分析了激励法超前探测技术的基本原理,将掘进工作面前方煤(岩)看作线性时不变系统,建立了掘进工作面电场的数学模型,得出了掘进前方某位置的标... 为了研究激励法超前探测仪器工作效率最佳时约束电极的位置参数b和电流强度参数k的取值范围,分析了激励法超前探测技术的基本原理,将掘进工作面前方煤(岩)看作线性时不变系统,建立了掘进工作面电场的数学模型,得出了掘进前方某位置的标量电位函数,提出了电场约束效率ηei的概念。借助Matlab软件,通过对比参数b和k分别取不同值时,约束效率ηei及其增量Δηe的变化规律,分析电极位置参数b和电流强度参数k对探测范围的影响,得出b和k的最佳取值是b=3 m,k=2.0~2.5,此时超前探测仪器的工作效率最高。 展开更多
关键词 超前探测 激励法 标量电位函数 约束效率
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磁梯度张量系统的非线性校正方法 被引量:12
19
作者 尹刚 张林 +1 位作者 谢艳 魏志 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期35-43,共9页
针对磁梯度张量系统中存在的零点偏移、灵敏度不一致、三轴非正交等单传感器误差和传感器之间的非对准误差,提出了磁梯度张量系统的非线性校正方法。该方法基于磁梯度张量的差分测量理论,建立了包含单传感器误差参数和传感器间非对准误... 针对磁梯度张量系统中存在的零点偏移、灵敏度不一致、三轴非正交等单传感器误差和传感器之间的非对准误差,提出了磁梯度张量系统的非线性校正方法。该方法基于磁梯度张量的差分测量理论,建立了包含单传感器误差参数和传感器间非对准误差参数的张量测量数学模型;然后基于标量校正原理、张量不变量理论和点积不变量理论,提出了关于磁标量场、磁矢量场和磁张量场的4种不同的非线性约束准则,并给出了磁梯度张量系统的输出坐标系与标准正交坐标系间的非对准误差约束条件,进而建立了包含磁梯度张量系统误差参数的非线性方程组;最后,利用非线性最小二乘法求解方程组的未知参数,不仅实现了误差参数的准确估计,而且可以将磁梯度张量的输出校正到标准正交坐标系下。仿真和实验结果验证了方法的有效性,实际张量系统的张量各分量均方根误差平均值由1097.52降到14.19 nT/m。 展开更多
关键词 磁梯度张量 非线性校正 磁矢量传感器 标量校正 非线性最小二乘法
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基于L-BFGS算法的时间域全波形反演 被引量:19
20
作者 苗永康 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期469-474,4,共6页
全波形反演是大规模参数、强烈非线性的最小值问题,在数学上利用无约束的非线性最优化方法求解。本文基于标量波动方程,利用最小二乘法建立了无约束的目标函数,推导了时间域目标函数的梯度算子表达式;在迭代求解问题上利用有限内存L-BFG... 全波形反演是大规模参数、强烈非线性的最小值问题,在数学上利用无约束的非线性最优化方法求解。本文基于标量波动方程,利用最小二乘法建立了无约束的目标函数,推导了时间域目标函数的梯度算子表达式;在迭代求解问题上利用有限内存L-BFGS算法,结合最优化一维线搜索方法,求解全波形反演的强非线性问题。通过复杂断块模型的理论测试验证了反演算法的稳定性和适应性,实际资料的初步测试验证了反演算法的有效性。 展开更多
关键词 全波形反演 非线性反演 标量波方程 最优化方法
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