基于变换光学有限差分探地雷达数值模拟研究

发布时间：2017-07-01 07:19

  本文关键词：基于变换光学有限差分探地雷达数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在采用有限差分方法开展探地雷达复杂目标体精细结构模拟时,为了提高计算精度,常采用非均匀网格对目标区域划分小尺寸的网格,以压制离散网格频散现象和保证有限差分方法的稳定性.常规非均匀网格和自适应亚网格技术在网格剖分数量和粗细网格边界处理上难以达到计算效率和计算精度的均衡.本文根据隐形斗篷(invisible cloak)理论,将基于变换光学(Transformation optics)理论应用于有限差分探地雷达数值计算中.该理论的主要思想是基于目标参数变化而保持电磁场的传播不变性,在坐标变换后,Maxwell方程的形式可以维持不变,而使得相对介电常数与磁导率的表达式变得复杂.通过这种方式可以虚拟地扩大目标体所占的网格节点数,减少背景介质区域的网格数,不增加模型空间的网格总数.另外,这种网格划分方式不但提高了计算效率,同时也可以克服亚网格技术边界反射误差的影响.本文推导实现了基于变换光学的二维有限差分方法,通过典型探地雷达模型测试,对比分析了该方法与常规有限差分、变网格有限差分和自适应亚网格有限差分的优缺点.计算结果验证了基于变换光学的有限差分可用于探地雷达目标精细结构模拟,具有较高的计算精度和计算效率.
【作者单位】： 吉林大学地球探测科学与技术学院;美国特拉华州立大学应用数学研究中心;
【关键词】： 探地雷达 非均匀网格 亚网格 变换光学 有限差分
【基金】：国家自然科学青年基金项目(41504083) 中国博士后基金面上项目(2015M571366)联合资助
【分类号】：P631.3
【正文快照】： 1引言有限差分方法是地球物理正演模拟中重要的数值计算方法之一,它以计算精度高、算法稳定而被广泛应用于地震波(弹性波,声波)、低频电磁波和高频探地雷达正演计算(李静等,2010).在开展探地雷达复杂目标体模拟时,为了提高数值计算精度,可以对整个模型区域采用较小的离散网格,

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本文编号：504996