地中电偶极源极低频电磁场的分布与传播特征

利用层状大地中偶极源响应的正演算法,计算地中电偶极源激发的极低频地震电磁场并分析其在地球环境下的传播特征.设计了多个水平层状地球模型,分别模拟和展示了深埋地中的电偶极源的响应和空间分布特征.重点分析了含地壳波导+LAI波导模型的高阻大地中,倾斜电偶极源激励响应随观测点的偏移距和垂直位置、激励源深度、地壳波导结构和参数变化时各场量响应的幅频特征.研究表明,用倾斜电偶极源模拟和分析高阻大地中孕震电磁辐射的响应及在大地电磁系统中的传播特性是可行的;模拟的高阻大地中的电磁辐射在地壳波导和LAI波导中均表现有慢衰减或幅值增强特性,但两个波导效应具有不同的频率选择性;高阻大地中的电磁辐射在波导的高阻介质中具有幅值强、衰减慢的特点.建议在高阻地层出露的地表、井中或海底的高阻岩层中以及大气层中布设测站.

FeXX离子1s^(2)2s^(2)2p^(3)基组态能级结构和磁偶极跃迁参数的理论计算

原子光谱数据在天体物理探测、等离子体诊断等研究领域中具有重要的作用,准确可靠的原子光谱数据有助于深刻理解天体物理源的本质和等离子体的特性。以多电子的FeXX离子为研究对象,利用多组态相互作用Dirac-Fock方法完成了FeXX离子1s^(2)2s^(2)2p^(3)基组态能级结构和组态内磁偶极跃迁参数的理论计算。以全相对论理论框架下的GRASP2K程序为计算基础,细致地考虑了多电子体系的相对论效应和电子关联效应,构建了规模适当、包含关键电子关联效应的相对论原子态波函数;在此基础上,利用微扰法处理Breit相互作用和量子电动力学效应,完成了FeXX离子1s^(2)2s^(2)2p^(3)基组态能级结构和磁偶极跃迁速率、谱线波长和加权振子强度等物理量的高精度理论计算。与现有的实验结果相比,计算得到的FeXX离子1s^(2)2s^(2)2p^(3)基组态各原子态激发能的相对误差范围为0.175%~0.457%,基组态内磁偶极跃迁速率的相对误差范围为0.441%~4.725%,二者都具有较好的精度。FeXX离子1s^(2)2s^(2)2p^(3)基组态内磁偶极跃迁谱线波长和加权振子强度的实验数据还存在大量空白,计算得到的谱线波长与已有的其他理论结果非常接近,二者之间最大差值仅为6.138 88?,希望该计算结果能够为光谱实验测量提供有价值的理论参考。通过该研究可以确定,全相对论多组态相互作用Dirac-Fock方法充分考虑了电子关联效应和相对论效应,适用于多电子体系结构、性质和跃迁行为的理论研究,该方法获得的高精度理论计算结果既可以满足储存环制备高离化原子的实验数据需求,也可以为光谱测量、天体物理、等离子体诊断、受控聚变等方面的相关研究提供可靠的参考数据。

外磁场调控下偶极梯度半空间中弹性波的反射

本文研究了在偶极梯度弹性固体中,在外加磁场调控作用下,弹性波在界面上的反射问题.当入射波的波长与材料的微结构特征长度近似或者弹性波的频率较高时,材料的微结构效应显著增加.本文首先应用偶极应变梯度理论和麦克斯韦电磁理论推导出弹性波传播的色散方程,然后根据界面条件分别计算出P波入射和SV波入射时各种反射波与入射波的振幅比.最后,根据数值计算结果,讨论了外加磁场以及入射波长对反射波传播的影响.研究结果发现,在偶极梯度弹性固体中,微结构效应可以导致新的波动模式产生和弹性波的色散特征的出现,而外加磁场只是通过洛伦兹力的作用对弹性波传播的速度产生影响,但不会产生新的波动模式和影响弹性波的色散性质.

慢速地层偶极声波远探测井眼成像发射频率优选

为了提高慢速地层偶极声波远探测丛式井邻井井眼成像的图像质量,优选了偶极声源的最佳发射频率。根据慢速地层中偶极辐射声场理论,计算偶极纵波辐射波能流和辐射指向性,分析它们随频率的变化规律,结合试验井测试和现场应用情况,确定适合浅层慢速地层邻井成像的偶极声源最佳激发频率为2.4 kHz。研究结果表明,在测井资料质量良好的情况下,采用该激发频率处理得到的邻井远探测成像图清晰可靠,对图中反射体进行识别,能够确定邻井相对测量井的距离和方位,利用此结果可以指导浅层丛式井邻井防碰。研究结果为开发过程中丛式井邻井防碰提供了新的技术手段。

水平层状大地中任意方向偶极源激发的电磁场

目前已存在多种物理模型用于解释地震前兆电磁异常,不同机制下产生电磁波场的源可等效为不同类型偶极源(磁型/电型)的组合.针对不同偶极源激发的电磁响应特征的研究对地震孕育过程中观测的电磁信号的提取与解释具有重要意义.基于此,本文推导了一套正演算法,可用于研究任意方向(方位角和倾角)、大小和位置的一个或多个偶极源在地壳或岩石圈-大气圈-电离层(Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere,LAI)模型中产生的电磁波场的传播特征.基于多源组合,该算法可进一步拓展到线电流源和面电流源的电磁响应的计算.本文给出了水平、垂直和倾斜电偶极源响应计算的实例,并针对不同类型的偶极源激发下的地中、地面以及空间电磁场响应特征进行了初步分析.模拟结果显示,相比于单纯水平或垂直的电偶极源,地中倾斜电偶极源激发的电磁响应在地表的各场量辐射花样虽然仍可反映偶极子的方位角和空间位置,但不再具有对称性,其模式更复杂.本文提出的正演算法可用于地中低频电磁辐射源的正演模拟和反演定位.

三维自由空间中指向性信息未知偶极声源的等效源识别方法

偶极声源的指向性是影响声源识别结果的关键因素。目前,偶极声源的识别方法通常是基于声源的指向性信息先验假设,然而在实际偶极声源识别中,很难事先获得声源的指向性信息;此外,声源分布在二维平面上的假设通常不适用于实际的气动系统。为了准确识别指向性信息未知的偶极声源,并获得声源的三维成像结果,提出了一种基于加权迭代L1最小化算法的等效源方法。该方法将声源指向矢量作为未知参数,从测量声压与等效源源强的传递函数中分离出来,并通过加权迭代L1最小化算法将声源指向矢量与等效源源强一起求解出来,进而利用这些求解获得的声源信息进一步预测声场。与以往的偶极声源识别方法不同,该方法可以实现指向性信息未知偶极声源的三维成像。指向性信息未知偶极声源的三组仿真案例和自制类偶极声源的实验研究验证了该方法的有效性和鲁棒性。

B^(2+)和B^(+)离子的静态偶极极化率和超极化率的理论研究

利用相对论组态相互作用模型势方法计算了B^(2+)和B^(+)离子的波函数、能级和振子强度,进一步得到B^(2+)离于2s_(1/2),2p_(1/2),2p_(3/2),3s_(1/2)态的电偶极极化率和基态2s_(1/2)的超极化率,以及所离子2s^(2)^(1)S_(0)与2s2p^(3)P_(0)态的电偶极极化率.B^(2+)离子2p_(1/2)和2p_(3/2)的偶极极化率为负值,基态2s_(1/2)的超极化率的贡献主要来自于与极化率相关的α^(1)β_(0)项.对于B^(+)离子,钟跃迁2s2p^(3)P_(0)→2s^(2)^(1)S_(0)在室温下的黑体辐射频移是0.01605 Hz,该黑体辐射频移比碱土金属原子的钟跃迁黑体辐射频移小1—2个数量级.

BrF分子电磁偶极跃迁转动超精细微波谱模拟

本文推导了BrF振动基态(X^(1)Σ,v=0)下J=1←0的转动超精细光谱的跃迁偶极矩,总结了跃迁选择定则为:△J=±1;△F_(1)=0,±1和△F=0,±1;而且,当△F_(1)=△F时谱线强度很强,反之很弱.当能级之间存在微扰相互作用时,某些谱线由电偶极和核磁偶极跃迁共同产生,然而磁偶极仅仅贡献大约十亿分之一的光谱强度.计算所得光谱线宽和相对强度与实验结果一致.同时,在|JI_(1)F_(1)I_(2)F>基矢下对Hamilton量矩阵对角化确定了转动超精细光谱的位置,与实验误差小于1/50谱线宽度(<10-8).最后模拟了微波转动超精细光谱,所得结果有助于超精细分子光谱实验和其他相关应用研究.

数字离子阱偶极直流激励解离技术研究

本研究基于数字离子阱技术,通过改变数字方波的占空比实现加载偶极直流激励-碰撞诱导解离(DDC-CID)技术,改善碎片离子的检测效果。研究结果表明,采用DDC-CID技术可以小幅提高前体离子的碎裂效率,对于利血平分子,碎裂效率提高1.2倍,低质量碎片离子的捕获效率至少提高3倍。实际实验结果与模拟计算结果基本一致。通过观察离子阱稳定性变化图发现,由马修方程计算的离子阱特征参数q值发生改变。DDC-CID技术提高了MS/MS解离效率,获得了更高的捕获效率,可进一步提升数字离子阱质谱技术的分析性能,扩展其应用领域。

融合海温偶极因子的长期月径流预报研究

可靠的月径流预报可以为水库科学运行与管理提供依据。通常而言,月径流预报模型可分为过程驱动和数据驱动两类。对于数据驱动模型而言,预报模型的选取和其对应的输入数据共同决定了预报的效果。然而,现有研究多集中于模型结构的对比分析,就模型输入数据对预报效果的影响的讨论较少。尽管海温与区域降水、径流的遥相关关系已被广泛证实,当前基于数据驱动模型的月径流预报在选择海温预报因子时通常仅考虑固定海域的海洋表面温度场作为遥相关因子,而忽视了海温场的空间分布特征和关联性。研究以天生桥一级(天一)水库入库径流为例,在考虑水库前期径流和大气环流因子的基础上,将海温偶极因子纳入待选预报因子集,在年内各月分别构建预见期为1~12个月的多元线性回归模型,探索各因子组合方式对预报效果的影响。结果表明:①只使用前期径流因子开展预报时效果较差,但在预见期为1~3个月时,将其与大气环流因子或海温偶极因子结合使用能有效提高两种因子单独使用时的预报精度;②含有海温偶极因子的预报因子组合在预见期较长时的预报效果优于只考虑大气环流因子和考虑径流和大气环流因子的模型,其中,提升效果最为显著的月份为9月和11月,以径流和海温偶极为预报因子的模型对这两个月份在预见期1~12个月的平均精度较以径流和大气环流为预报因子的模型分别提升了7.1%和9.3%。

基于源偶极子的扫描近场光学显微镜的数值模拟

红外和太赫兹范围内的扫描近场光学显微镜能够突破衍射极限,实现更小的空间分辨率,在纳米尺度结构的光学特性分析检测方面具有重要应用。为了进一步理解探针与样品的相互作用,对探针近场的分析和数值描述是必不可少的。基于真实的探针形状的解析模型,结合数值模拟的开发了源偶极子模型(SDM),能够直接获得近场检测信息,提高计算效率。基于模拟结果,解释了天线效应、尖端半径影响和电荷量的影响,并将SDM模型结果与全波仿真(FWS)结果进行了比较。为进一步理解近场光学显微镜中的针尖-样品结提供了新的视角。

方位偶极声波远探测技术研究与应用

偶极横波远探测测井技术是当前缝洞型和复杂储层油气勘探开发和评价不可缺少的技术手段。常规偶极远探测技术受限于180◦方位的不确定性,难以判别缝洞等地质体的真实方位。采用双偶极错位发射多分量阵列接收研究偶极方位识别方法。首先以传统正交偶极模式获得地质体方位探测结果,再以45◦错位角发射偶极声波信号,通过多个邻近接收器的波形差的组合以及反射波在仪器孔径上的时间延迟来区分方位,进一步压制伪像干扰获得地质体真实的方位成像结果。针对弱反射信号,在硬件上,研究了多分量有源接收器阵列声系,有效提升了偶极声波信号信噪比,结合动态增益控制提升反射波幅度;研究了双偶极宽频发射器与多模式发射技术,提高偶极发射功率,保证了偶极声波信号在地层中的远距离传播与反射。数值仿真与实际测井数据表明,双偶极方位识别方法可行,有助于偶极横波远探测技术的进一步发展和应用。

基于化学键偶极的精氨酸分子力场参数的建立

探讨了一种新的诱导化学键偶极计算方法并确定了相关参数,并将其应用于计算质子化精氨酸侧链或质子化精氨酸片段与水分子形成的团簇的二体和三体相互作用能.通过与已有的AMOEBAbio18方法进行比较,发现新方法在预测团簇相对稳定性方面表现出了良好的性能,且在计算效率上具有明显优势.此外,该方法在其他随机团簇的相互作用能计算中也展现了令人满意的准确度.总的来说,本研究为分子模拟和计算化学领域提供了一种可靠的计算方法,有望在药物设计和生物化学研究中具有广泛的应用前景.

环形阱中偶极玻色凝聚体的拓扑激发

基于Peaceman-Rachford算法的虚时传播法,利用平均场理论并结合数值计算求解耦合Gross-Pitaevskii方程组得到系统基态波函数,研究了囚禁于环形阱中具有偶极-偶极相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体的拓扑激发,探索了偶极相互作用对系统具有固定Dresselhaus自旋轨道耦合凝聚体拓扑激发的影响。研究发现,调控偶极-偶极相互作用可以得到体系不同的拓扑激发态,同时实现不同基态相间的转化。在偶极-偶极相互作用和Dresselhaus自旋轨道耦合作用下体系表现出丰富而奇异的拓扑激发,包括半量子涡旋、涡旋串和涡旋对等。

偶极SLE_(κ)迹与圆盘相交的概率估计

设0<κ<8,首先导出上半平面H={z:Im z>0}内从1到区间(-∞,-1]的偶极SLE_(κ)迹与圆盘相交的概率表达式;然后,得到带形区域S_(π)={z:0<Im z<π}内从0到上边界Rπ={z:Im z=π}的偶极SLE_(κ)迹与圆盘相交的概率估计.这将上半平面H内通弦SLE_(κ)迹的相应概率估计推广到偶极SLE_(κ)的情形.

环形运动势搅拌下偶极玻色-爱因斯坦凝聚体中的von Kármán涡街

数值研究了偶极玻色-爱因斯坦凝聚体(Bose-Einstein condensate,BEC)在环形运动高斯势搅拌时的动力学行为.当高斯势运动速度和尺寸逐渐变化时,偶极BEC中将出现稳定层流、涡旋偶极子、Bénard–von Kármán(BvK)涡街以及混乱激发4种模式.结果表明高斯势在偶极BEC中圆周运动时产生涡街的条件非常苛刻,只有适当尺寸的高斯势以合适的速度运动时,尾流中周期性脱落的具有相同旋量的涡旋对稳定的分布在内外两个圆环上,形成BvK涡街.在实验参数下进行系统数值计算得到了不同偶极相互作用时的相图,讨论了偶极相互作用以及高斯势速度和尺寸对不同激发模式的影响.通过高斯势所受拖拽力的计算,分析了不同激发的物理学机制.

偶极横波远探测方位区分新方法

偶极横波远探测仪器具有测量频率低、频带宽、信噪比高等显著优势,能够精确刻画井旁构造产状,在西北地区碳酸盐岩地层断溶体、断控体储层以及西南地区致密碎屑岩地层断缝体储层等应用效果显著。但由于偶极声源指向呈中心对称导致180°方位不确定性,难以实现方位探测。为克服这一缺陷,提出偶极横波远探测方位区分新方法,使用非对称发射、接收声系的偶极横波远探测测井仪采集多分量偶极横波数据,开展有限差分开展数值模拟并进行现场试验,形成处理解释软件模块。结果表明,与传统的对称接收方式相比,此方法打破了所接收的横波声场的对称性,实现了方位远探测。该方法定向放大了反射体所在方位的反射横波幅度,利用该特征可实现方位区分。现场试验与数值模拟结果一致,验证了该方法的有效性。新方法可为井旁地质异常体方位探测及侧钻井、加密井部署提供有力支撑。

热噪声环境下偶极场驱动的量子比特动力学

量子计算相比于经典计算在处理某些复杂性问题时具有与生俱来的独特优势,从而受到广泛关注.要想实现大规模的量子计算,最关键的在于不断提高量子比特的保真度.由于量子比特的脆弱性,环境热噪声对其保真度具有极大影响.本文基于偶极场驱动量子比特的方式,采取随机动力学结构分解方法,并应用久保-爱因斯坦涨落耗散定理研究热噪声环境下的量子比特控制问题.偶极场具有3个方向的分量,而不仅仅只限于一个平面,这种控制方式可以更加灵活地控制量子态.在不考虑噪声的情况下,量子态能够100%的到达目标态.而在噪声环境中,热噪声会使得实际终态和目标终态存在由热涨落造成的偏差,成为影响量子保真度的主要因素.为此本文利用蒙特卡罗优化算法对驱动场进行优化,以此来进一步提高量子比特保真度.该方法的可行性在数值计算中得到了验证,可以为实验提供新的解决方案,用以进一步指导和评估实验.

ECLIPS-5700系列偶极声波测井仪在国内应用中常见故障及解析

偶极声波测井仪是ECLIPS-5700系列的成像测井仪之一,在各大油田应用比较广泛。本文主要介绍仪器的工作原理及在国内应用中常见的故障现象,并对可能引起此故障现象的各种因素进行详细分析。

银纳米棒光学性质的离散偶极近似计算

利用离散偶极近似 (Discretedipoleapproximation ,简称DDA)的方法 ,从理论上对粒子的形状、尺寸及周围介质等因素对银纳米粒子 ,特别是银纳米棒的光学性质的影响进行了较系统的研究 .计算表明 ,置于空气中的棒状银纳米粒子的光学性质与其形状密切相关 ,纵向表面等离子体共振吸收峰的位置随纳米棒长径比的增加呈现线性红移关系 .给出了空气中银纳米棒纵向表面等离子体共振吸收峰的位置随长径比变化的DDA拟合公式 .如果将金属纳米粒子置于折射率更高的介电环境中 ,其纵向等离子体共振吸收峰的位置进一步呈现线性红移关系 .合成的银纳米粒子的TEM图像及相关的UV VIS消光光谱显示DDA计算结果与实验值相当一致 .DDA算法与Mie′s理论在计算球状银纳米粒子的消光系数时给出很接近的结果 ,这表明用DDA的方法来分析银的光学性质是准确可靠的 ;而DDA算法对银纳米棒消光特性的成功拟合则表明 ,该算法相对Gans′理论而言 ,在研究纳米粒子的光学性质时具有更广的适用性及更高的准确性 .