用垂直数值模式匹配方法计算多频电磁测井响应

利用垂直数值模式匹配方法计算了轴对称介质模型的电磁测井响应 ,该算法既可用于低频感应测井仪的响应模拟 ,也可用于高频电磁波传播测井仪的响应模拟。所用的垂直数值模式匹配 (Verticalnumericmodematching ,VNMM )方法将电性参数既有径向变化又有垂向变化的轴对称二维介质模型分成多个径向柱和环形区域 ,各个径向柱环形域的电性参数只有垂向层状变化。介质中的电场表示成垂向上的垂直特征模式与径向解析函数的乘积。垂直特征模式用一维有限元计算。利用介质中柱环形域的界面上电场与磁场切向分量的连续性条件导出了各个柱环形界面的透射系数和反射系数。应用该方法对不同泥浆性能的测井环境进行了模拟。计算了电阻率差较小的水淹层、低电阻率储层的高频电磁测井响应 。

基于数值模式匹配法的过套管电阻率测井响应层厚和围岩影响

过套管电阻率测井能够有效测量金属套管外地层电阻率,对国内油气田的剩余油评价和动态监测具有重要意义。采用数值模式匹配法(NMM)对层厚和围岩对过套管电阻率测井响应的影响进行了分析,数值模拟结果表明当目标地层厚度大于电极距时,地层和围岩电阻率的差异对测井影响不明显,视电阻率曲线可以反映真实的地层信息。当目标地层厚度小于电极距时,地层和围岩电阻率的差异越大,测井响应数值和地层真实值差别越显著。在数值计算的基础上建立了层厚和围岩影响校正图版,提出了采用校正图版进行层厚和围岩校正的方法。

井间电磁成像测井数值模式匹配算法

介绍井间电磁成像系统应用的关键技术,研究将数值模式匹配算法(NMM)引入该系统中进行正演计算的可行性。分析了NMM的基本原理,结合井间电磁成像系统的工作流程,简化了NMM法的计算步骤,采用并行计算,编写了相应的程序。在均匀地层与水平成层一维地层模型下,将该方法与解析解进行对比,验证了其正确性;在轴对称二维地层模型下,将该方法与积分方程法、有限元法进行对比,证明该方法在大井间距中正演计算的可行性,且显著提高了计算速度。该方法对基函数的节点选择要求很高。证明了将NMM应用于井间电磁成像进行快速正演计算有很大的发展潜力与应用前景。

用模式匹配算法研究层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井响应

利用数值模式匹配技术,研究并建立层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井响应的快速数值模拟算法.首先将位于井轴上的三个相互正交磁偶极子转化成关于极角θ的三个谐变分量的叠加,以便将三个正交磁偶极子电磁场的正演问题完全简化成三个谐变分量电磁场的轴对称定解问题,并给出电磁场各个谐变分量在井轴上满足的边界条件,保证电磁场在井轴附近仍然可解.然后利用数值模式匹配技术建立电磁场各个谐变分量的正演过程,得到层状各向异性地层中磁流源并矢Green函数的半解析表达式,给出计算层状各向异性倾斜地层中多分量感应测井响应的具体方法,最后通过数值计算结果证明该算法的有效性并考察几种不同情况下多分量感应测井响应特征.

模式匹配与积分方程在HPM模拟中的应用

针对具有电大尺寸、厚介质罩且馈源采用特定模式激励的高功率微波(HMP)传输及辐射结构研究了一种新型的电磁建模技术。将模式匹配方法与积分方程方法进行混合,构建了电磁模型的方程组,采用多层快速多极子技术、预条件器等进行求解加速,最终形成了可对电大尺寸HPM传输、辐射系统进行高效全波电磁仿真的技术。以电大变张角喇叭馈源、功率合成天线、波束波导及波束波导天线作为实例,构建了几何及电磁模型,并进行了包括远区方向图、近区功率密度分布在内的数值模拟,对该技术的正确性和通用性进行了验证。结果表明,该技术边界拟合准确,内存消耗低,且对馈电模式能予以准确反映,适用于HPM传输发射的高效高精度模拟。

基于田口方法与CFD相结合的垂直轴风力机优化研究

为了进一步提升垂直轴风力机在低风速复杂城市风场中的捕能效率,采用CFD数值计算和田口试验相结合的方法,研究实度(σ)、桨距角(β)、阻尼(C_(d))和密度比(ρ^(*))对五叶片垂直轴风力机(VAWT)气动性能的影响。将风力机的转动控制方程与流场控制方程联合求解,在数值计算中考虑风力机与流体的相互作用。研究结果表明:实度、桨距角、阻尼和密度比的变化对垂直轴风力机的气动性能有重要影响,在最优的参数组合下,五叶片VAWT的捕能效率可以达到13.537%。此外,通过对田口试验结果的分析,得到所研究的4个特征参数对五叶片VAWT气动性能的影响程度依次为:σ>C_(d)>β>ρ^(*)。

垂直Bridgman生长CdTe过程的数值模拟

采用 Galerkin有限元算法 ,计算了垂直 Bridgman生长 Cd Te过程中的温场分布、液体流动和固液界面的形状 ,分析了生长速率、温区分布等参数对固液界面的影响 .计算结果表明 ,较小的生长速率可以获得更为平坦的固液界面 ,适当增加结晶区域的温度梯度也是改善固液界面形状的一个有效方法 .同时 ,通过对生长系统中的热流分析 ,表明在生长过程的中间阶段 ,热量交换主要集中在梯度区附近 。

节理岩体冲击破坏的数值流形方法模拟

节理的存在是岩体明显区别于岩石的一个重要特征,也是导致岩体具有非均质性及各向异性的一个重要因素。节理岩体在爆炸冲击荷载作用下的破坏特征不仅是岩体力学研究的一个热点问题,也是岩石爆破领域经常遇到的一个工程问题。目前,常用的有限元和离散元等数值方法都不能很客观地反映岩体中节理分布的实际规律,而最新出现的数值流形方法则完全能够按照岩体中节理的实际分布规律进行建模,并能够很好地模拟岩体在外力作用下新裂纹的产生及已有节理的开裂。对3种不同节理岩体,即无节理岩体、均布水平节理岩体、均布垂直节理岩体等在均布垂直于圆周方向上的冲击荷载作用下的破坏过程进行了模拟。由模拟结果可以明显看出,节理的存在对岩体的破坏型式起到了关键性的控制作用。对于完整岩体,其破坏型式呈现出了很好的对称性;而对于水平及垂直节理岩体,其破坏型式在很大程度上受到节理分布的控制。研究结果对岩石爆破工程设计具有一定的指导意义。

海洋微结构湍流垂直剖面仪模态分析方法

给出了一种用于分析海洋微结构湍流垂直剖面仪流固耦合1阶湿模态的、简便的等效数值计算方法,提高了剖面仪的设计效率。在中国南海海域进行的海试实验表明,剖面仪样机能够实现海洋微结构湍流测量,获得正确的海域微结构湍流动能耗散率资料,证明了该等效数值计算方法用于指导剖面仪设计是可行的。

多层土壤中垂直电极接地电阻的解析方法

对于日本人马渊定行和高木子平的多层土壤垂直电极接地电阻的解析计算法——等效均匀土壤电阻率法进行了分析，指出其优点是简单，缺点是计算误差较大，可能达到2196以上。此文以双层土壤模型为基础，提出了计算多层土壤中垂直电极接地电阻的新方法，与计算机数值算法比较，所提出的新方法的计算误差通常小于5％。

垂直射流和横流干涉的三元粘性流场的数值计算

为研究射流-横流干涉所形成的涡在附面层控制中的应用,对垂直射流与横流相干涉的流动,用不可压全三元N-S解,配之以两方程紊流模型作了数值计算。所用方法是基于压力修正原理求解压力扬和使速度满足连续方程的SIMPLE方法。计算是在微机上进行的。得到了流场的速度分布、压力分布等详细数据。与实验结果相比,结果令人满意。所得结果有助于今后分析流场结构和成涡机理。

非均匀层状介质中感应测井响应的新型计算方法

数值模式匹配(NMM)法是电法测井数值模拟的有效方法,但是由于其在解析部分要推导反射矩阵和透射矩阵公式,因而比较烦琐。以非均匀层状介质中感应测井为例,探索了径向上数值、轴向上解析数值模式匹配理论,并对解析部分进行了改进,即应用电场强度和磁感应强度在界面的连续性条件推导出了上行波和下行波的递推关系,并提出了界面转换阵的概念。其思路简单,具有更加明确的物理意义,易于编程实现。经对比,新算法的数值模拟结果与原来的NMM方法和有限元方法(FEM)的计算结果是一致的。而且,这一思想同样适用于电极型测井方法的数值模拟,对于精确反演也具有重要意义。

土壤热渗耦合作用下U型埋管换热器换热特性数值模拟

建立了管内流体流动及周围土壤热渗耦合传热的垂直U型地埋管换热数理模型,采用数值方法对有渗流和无渗流工况下的土壤温度场分布、埋管出口温度、不同渗流速度下的单位井深换热量进行了模拟计算分析。结果表明,地下水渗流作用能减小埋管出口升温幅度,在埋管入口平均温度为33℃时,有渗流工况下的埋管出口平均温度为29.91℃,无渗流工况下的埋管出口平均温度为30.85℃。单位井深换热量随渗流速度的增大而增加,当地下水渗流速度为10 m/a和400 m/a时,与无渗流工况相比,单位井深换热量分别增大了约6.33%和71.33%。

地层因素对自然电位测井响应影响的定量研究

根据自然电动势的形成机理建立了二维轴对称非均匀介质中自然电位测井的分析模型，利用数值模式匹配（ＮＭＭ）理论与表面积分方程法相结合对自然电位测井响应进行了严格的数值模拟，并定量考察了诸如地层水和泥浆滤液含盐浓度、地层厚度、井径、侵入带等因素对自然电位测井响应的影响。自然电位测井数值模拟的实现必将为测井解释提供依据，对实际测井工程有指导作用。

混凝土面板堆石坝局部止水缝失效渗透稳定分析

混凝土面板堆石坝的防渗面板很容易失效,面板一旦失效对大坝的渗透速度、渗透流量以及渗透坡降产生重大影响,由于坝体工程地质条件往往比较复杂,需要研究恰当的计算方法。利用计算渗流的专业有限元软件SEEP-3D,结合工程实例,采用传统的数值计算方法,计算单一垂直缝不同位置失效的水头分布、渗透流量大小以及浸润线位置,并与解析解进行对比,结果发现渗透流量不符合渗透规律。鉴于此,在传统的数值计算方法基础上,提出一种新的数值计算方法,即在下游分别施加该失效缝位置处的水头边界,其计算结果与工程实际和解析解吻合很好。研究成果可以为混凝土面板堆石坝的防渗设计提供参考。

明渠流动S-K模型在具有垂直壁面的复式断面下的数值模拟

在具有垂直壁面的复式断面S-K模型数值计算中一般都是采用斜坡近似法,但该方法在滩槽交界面处的流速计算值与S-K模型解析解差别较大,为解决该问题,提出了结合解析解求解时拟定的边界条件的耦合迭代方法,该方法大大改善了斜坡近似法的不足,其数值模拟结果与S-K模型解析结果吻合良好,能够更为精确地计算棱柱体河槽深度平均流速分布和壁面切应力分布,可有效解决直立壁面边界速度突变的问题,对数值计算中类似问题的解决具有参考价值,也为S-K模型在实际工程中的广泛应用提供新的途径.

三维耦合简正波-抛物方程理论及算法研究

研究三维海洋环境下声传播的快速数值预报方法。在广义相积分(WKBZ)理论和波束位移射线简正波(BDRM)理论的基础上,将二维耦合简正波-抛物方程理论推广至三维。三维耦合简正波-抛物方程(CMPE3D))理论的级数解由垂直方向的本地简正波和水平与方位角方向的简正波幅度系数组成。为了实现该理论的快速算法,在垂直方向上采用WKBZ理论和BDRM理论进行简正波分析,在水平与方位角方向采用与抛物方程模型FOR3D[Lee D.et al.,"Numerical Ocean AcousticPropagation in Three Dimensions",World Scientific,Singapore,1995]类似的方法来求解简正波幅度系数方程。数值计算结果表明,在精度相当的情况下,计算速度比抛物方程算法提高了约100倍,具有计算精度高、速度快的优点。

垂直腔面发射激光器光场数值解的打靶法

利用传输矩阵法得到了垂直腔面发射激光器(VCSELs)内部光场应满足的本征方程,并通过打靶法对方程进行了求解。数值结果表明,该方法具有求解速度快和精度高的优点。用该方法模拟分析了有源区两侧GaAs垒层的厚度及spacer层中的Al组份对阈值增益、光限制因子和共振波长的影响。