基于时域有限差分法的圆极化十字振子天线设计

通过对圆极化十字振子天线在同相馈电时中间区域电磁耦合的分析,提出了用于表征十字振子天线实现圆极化的振子等效长度缩短模型。利用时域有限差分法,设计了十字振子天线。通过仿真和优化,找到了实现圆极化的振子最佳尺寸,并研究了天线尺寸改变时,极化特性的变化规律。在一定轴比带宽条件下,优化后的十字振子天线正交方向上圆极化轴比可以达到1.023。

用时域有限差分(FDTD)法计算线天线的互耦

本文讨论了用时域有限差分（ＦＤＴＤ）法计算线天线自导纳及互导纳的问题。并将计算结果与矩量法进行比较，获得了较好的一致性。

基于ADI-FDTD法的探地雷达正演数值模拟及验证

探地雷达(GPR)是一种应用前景广泛、用于探测和定位地下物体的浅层地球物理方法。通过开展探地雷达正演模拟研究,可以获得复杂地下结构的探地雷达图像回波特征。时域有限差分(FDTD)法受到稳定性和收敛性条件的限制,导致效率和精度低。交替方向隐式-时域有限差分(ADI-FDTD)法克服FDTD法的稳定性限制,可以选择更大的时间步长来提高计算效率。从原理出发,对ADI-FDTD法进行公式推导,在基于ADI-FDTD法的基础上进行卷积完全匹配层(CPML)的结合。通过进行ADI-FDTD法的时间稳定性仿真和不同材质、不同填充介质的双管,沙槽正演模拟实验,结果表明,ADI-FDTD法可以保证时间无条件稳定性,相同情况下可采用更大的时间步长进行正演模拟,提高正演效率。对不同管线、不同材质情况下的正演剖面曲线特征进行解译分析,最后与沙槽实测进行对比,证明得到的探测解译结果与实际状况达到较好的吻合。

随钻电阻率测量系统响应模拟算法探讨

随着勘探地质目标的日益复杂和钻井自动化程度的不断提高,随钻电阻率测井技术已成为开发复杂油藏的关键技术,同时也对随钻电阻率测井仪器测量精度提出更高的要求。依据随钻电阻率测井仪器响应模拟得到的结果建立系统、准确的随钻电阻率测量资料解释理论,对开发高性价比的随钻电阻率测井仪器具有重大的意义。文章介绍了目前四种主要的随钻电阻率测井仪响应模拟算法:BCGS-FFT法、时域有限差分法、传输线矩阵法和有限元法,综合分析了它们各自的特点以及在该领域的应用情况,并展望了随钻电阻率测井仪器响应模拟研究的发展方向。

轴向各向异性地-井瞬变电磁三分量响应特征

基于三维时域有限差分算法,引入电导率张量构建控制方程,采用空间上后向差分、时间上中心差分进行离散,以电流密度的形式加入安培环路定理实现电流源的加载,通过轴向各向异性三维瞬变电磁正演研究地层电导率轴向各向异性对地-井瞬变电磁(BHTEM)三分量响应的影响规律。同时,与各向异性半空间模型一维解析解对比验证算法的准确性,然后建立各向异性三维模型并计算其回线源地-井瞬变电磁三分量响应特征。结果表明:在地表激发条件下,水平轴电导率各向异性对地-井瞬变电磁三分量响应的影响大于垂直轴电导率各向异性;x轴各向异性对?B_y/?t分量响应影响大于y轴各向异性,y轴各向异性对?B_x/?t分量响应影响大于x轴各向异性。研究成果为地-井瞬变电磁各向异性数据解释提供指导,也为地-井瞬变电磁各向异性反演奠定基础。

三分量地–孔瞬变电磁法积水采空区探测试验

孔中物探方法是近几年行业研究的热点,考虑到金属矿上应用较成熟的地–孔瞬变电磁法具有径向探测距离远,数据信号不易受地面电磁干扰影响等特点,将其应用到煤矿积水采空区探查领域。采用三维时域有限差分算法对钻孔不同方位的积水采空区模型的总场响应、异常响应进行了数值模拟,总场三分量对积水采空区反映明显,异常场三分量形态组合能判别异常体的方位。采用等效涡流原理,研究了利用异常场三分量来反演异常体的位置、倾角和规模等参数的空间定位算法。通过不同方位的理论模型测试,不同时刻的反演等效电流环大小、位置的组合能反应含水采空区的空间位置及规模。最后在陕北某矿针对已知含水采空区开展地–孔瞬变电磁法探测试验,采集的三分量信号光滑可靠,且异常反应明显,并对不同时刻的异常场三分量数据进行反演处理,反演结果与实际采空区位置和规模基本一致,证明该方法可作为煤矿钻孔中探查积水采空区的有效手段。

三维非定常不可压涡量—速度Navier-Stokes方程组的有限差分法

提出了一种数值求解三维非定常涡量一速度形式的不可压Navier-Stokes方程组的有限差分方法,该方法在空间方向上具有二阶精度,并且系数矩阵具有对角占优性,因此适合高雷诺数问题的数值求解.同时,给出了适合的二阶涡量边界条件.通过对有精确解的狄利克雷边值问题和典型的驱动方腔流问题的数值实验,验证了本文格式的精确性、稳定性和有效性.

瞬变电磁法的探测深度问题

用解析分析、时域有限差分、时-频分析的方法,以地面中心回线装置和阶跃脉冲激励源为例,分析讨论了瞬变电磁测深法的勘探深度问题,以便为野外勘探工作设计提供依据,达到预期的探测目的.解析计算证实了瞬变场在地下以有限速度传播,数值模拟表示出了准静态条件下瞬变场的反射.研究结果表明,由于时间域电磁场遵循因果律,瞬变电磁法的探测深度主要由观测时间决定.瞬变电磁场的初始传播速度与大地电阻率无关,继后在大地色散作用下,阶跃脉冲前沿逐渐变得平缓,各频率分量的传播速度与电阻率有关,在低阻地层中探测同样的深度需要较长的观测时间.最大探测深度是在给定时间内电磁波往返地下某一深度的单程距离,最小探测深度受仪器性能的限制,但是埋藏较浅的异常体也有可能在晚时段被观测到.从时-频密度谱中可得到瞬变电磁场信号时间与频率的关系.

覆盖层下三维板状体地-井瞬变电磁响应

地-井瞬变电磁法是地质找矿的有效方法之一,它是利用地表发射、井中接收瞬变场响应来实现查找深部矿产资源的一种方法。在时间域有限差分算法的基础上,以回线源为激发源,采用非均匀网格剖分技术,对均匀半空间和倾斜板状体、含有低阻覆盖层的倾斜板状体模拟。通过对比分析表明:均匀半空间中,响应极大值随观测时间延迟而减小;场源位于接收钻孔正上方时,异常体响应特征明显;当场源位于旁侧位置,需要较长的观测时间获得异常体的响应;低阻覆盖层对异常响应的影响在整个观测时间范围内都存在,减弱了异常体的响应;覆盖层的影响随发射场源与接收钻孔位置距离的增加而减弱。研究工作为定性分析地-井TEM响应特征和资料解释时提供参考。

基于FDTD/MoM方法的同轴电缆孔缝辐射效应研究

利用时域有限差分法(FDTD,finitedifferencetimedomain)和矩量法(MoM,methodofmo-ment)等方法对同轴电缆的孔缝电磁辐射建模,研究了同轴电缆在传输数字信号时的孔缝电磁辐射规律和引起的信息泄漏现象;通过对同轴电缆孔缝电磁辐射的远场信息截获和复现的仿真研究表明,可以实现对计算机信息泄漏的远距离截获,并复现其原始文字信息.

频域Mur条件差分近似的构造和应用

本文构造了Mur条件的频域有限差分近似。结合推导的非均匀、各向异性媒质中有限差分方程,可以有效、方便地计算电大尺寸复杂媒质体的电磁散射问题。运用稀疏矩阵压缩存贮技术和迭代求解算法,大大减少了所占用的计算机内存,与矩量法相比计算时间也大为减少。文中计算了几种媒质情况上圆柱和方柱的雷达散射截面,并与已有数据作了比较,结果一致性较好。

电磁场时域数值技术新进展

近年来 ,电磁场时域数值技术成为研究热点 ,在理论研究上取得长足的进步 ,应用范围也迅速扩大 ,地位日益提升 .对近来国际上较有影响的 ,具有代表性的多种电磁场时域数值算法的原理、特点及应用的简要情况 ,尤其是最新进展加以总结和评述 。

电磁学计算方法的比较

介绍了电磁学计算方法的研究进展和状态 ,对几种富有代表性的算法做了介绍 ,并比较了各自的优势和不足 ,包括矩量法、有限元法、时域有限差分方法以及复射线方法等。

MOMTD/FDTD混合法分析线天线与近场媒质的相互作用

采用能够充分发挥MOM与FDTD法各自优势的MOMTD/FDTD混合法,对任意形状线天线与近场媒质的相互作用在时域进行仿真计算。在对MOMTD/FDTD混合法进行验证的基础上,用MOMTD/(FD)2TD混合方法对脉冲电压激励下的线天线与由色散媒质构成的人体头部之间的相互作用进行了仿真研究,计算出了头部的局部比吸收能量分布。

电磁场数值计算新方法的研究

小波分析在电磁场数值计算中已取得一定的进展,并且愈来愈显示出此算法的优越性。简要介绍了国内外电磁场数值计算的发展状况,概括了几种典型的数值算法,分析了几种新的数值算法在电磁场中的应用并总结各种算法的优点和不足,最后对小波分析在电磁场数值计算中的应用进行展望。

电磁场数值计算方法分析

介绍了电磁场数值计算中几种富有代表性的数值计算方法,对每种方法的解题思路、公式、特点进行了仔细的阐述,并就不同方法的区别进行了深入的分析,最后对电磁场数值计算方法的发展作了初步的探讨。为充分发挥各种方法的优点和在实践中实现各种方法的综合应用起到了一定的指导作用。

电磁场数值分析方法

文中介绍电磁场分析的重要方法—电磁场数值计算方法。在描述数值计算方法时 ,将一个连续场域离散化有限个区域 ,对电磁场的微分方程或积分程等效为代数方程进行求解 ,并简化计算过程。然后对这几种不同的电磁场数值计算的方法的优点和不足进行了总结。

FDTD/MOMTD混合方法在探地雷达散射问题中的应用

为了分析和研究探地雷达的地下散射问题,构建了时域有限差分法和时域矩量法相结合的混合方法,并采用该混合方法进行仿真,当散射良导体距离地面高度不同时,计算得出探地雷达接收天线中心馈电点的电流波形,通过定性和定量分析证明该混合方法所得的结果的正确性.

混合MOM/FDTD电磁分析方法及其在MR射频线圈设计中的应用

研究的目的在于增强磁共振射频线圈仿真的真实性,提高射频线圈设计水平,从而提高线圈的成像质量。充分利用矩量法(MOM)在计算复杂结构线圈上电流分布的优势,以及时域有限差分(FDTD)方法在仿真人体模型等复杂的不均匀电磁介质中的优势,通过惠更斯等效面将MOM和FDTD有机地结合到一起,形成混合MOM/FDTD射频线圈设计方法,并提出一种新的真实人体电磁模型建立方法,融入到混合方法中,充分考虑线圈与真实人体组织之间复杂的电磁相互作用。由该方法设计的原型线圈扫描图像的信噪比达到193.4dB,相比先前未考虑人体与线圈之间作用的方法,所以得到的图像信噪比提高了38.7 dB,从而验证了仿真设计的正确性。

TE波照射下圆柱RCS计算方法的比较

运用矩量法、时域有限差分法和解析法对不同电尺寸的无限长圆柱双站RCS进行计算,用时域有限差分法计算时分别采用Mur吸收边界和完全匹配层吸收边界.仿真结果表明矩量法有较高的精度,时域有限差分法效率较高但在某些角度存在误差.研究结果为更好地运用时域有限差分法提供了依据.