曲面目标体的斜阶跃激励电磁响应计算及数据校正

发布时间：2021-01-13 00:19

　　瞬变电磁法具有探测范围广、效率高等特点,因广泛应用于矿井勘查、石油探测、地下水检测等领域而在国内外得到迅速发展,与此同时,瞬变电磁探测的精细化以及数据解释的准确化也成为了研究热点。一方面,有限差分法作为瞬变电磁常用的三维数值模拟方法,在模拟曲面目标体时常常由于网格剖分的局限性,带来阶梯状近似误差。另一方面,常规的数据解释多基于阶跃波激励,而野外实测数据由于受到斜阶跃效应的影响,使得包含过渡过程的一次感应电压与二次感应电压混叠,并且斜阶跃与阶跃激励所激发的能量和响应间存在一定差异,故无法直接进行数据处理及解释。针对以上问题,本文基于共形网格技术,提出了三维曲面目标体的建模以及数值模拟方法;基于解卷积算法,校正了电磁数据中的斜阶跃效应,将斜阶跃激励响应还原至阶跃波激励响应。主要研究内容如下:1)提出一种针对于三维曲面目标体的建模方法;基于共形网格技术,在程序中实现有解析式目标体的建模;采用三角面元数据建模方法,实现任意曲面目标体的建模;通过目标体与网格线的交接点求取,确定共形网格位置以及共形参数。2)根据共形网格的位置以及共形参数,推导共形网格棱边电场处的等效电导率,更新电场迭代方程,减小... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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球体三角面元剖分模型

第3章三维曲面目标体的时域电磁响应计算19图3.3球体三角面元剖分模型3.2.2三角面元数据的导出目标体在3dsMax软件中建模完成，并且表面剖分为三角面元后，三角面元数据可导出后缀名为.stl的文件。.stl文件内保存三角形网格数据，其中包含了每个三角面元的法矢量信息以及三角面元的各个节点坐标信息，可用于之后FDTD网格模型的生成。如图3.4所示，为图3.3模型所导出的三角面元数据，可用记事本方式打开。其中每一个面元由7行数据组成，facetnormal表示三角面元的法矢量坐标，三个vertex表示构成面元的三个顶点，vertex后的三个数据分别代表三角面元顶点的x、y、z坐标。图3.4球体三角面元数据3.2.3网格棱线与三角面元的求交方法假设射线上的任一点可表示为0PPtV，其中0P为基点，V为射线的方向向量，t0，若目标三角面元的三个顶点分别为1111V(x,y,z)、2222V(x,y,z)、3333V(x,y,z)，采用重心坐标定义三角形，则三角形内任一点可表示为

第3章三维曲面目标体的时域电磁响应计算21121210()1210(1)1210(1)12aaaa(3.10)从而根据重心坐标公式，求出该网格线与三角面元交点的坐标(,,)sssZxyz。交点的z方向坐标为：1211223111()(1)(1)222szaazazaz(3.11)3.2.4Yee元胞网格模型的生成求得网格线与面元交点后，则在程序中实现由面元模型生成体元胞模型的过程，即对应于FDTD计算区域的Yee元胞。因目标体为闭合体，判断网格线与目标体的交点时，必有穿入和穿出两种情况。以与z轴平行并穿越目标体的网格线为例，若已经求解出某条网格线在z方向与三角面元有两个交点，则判断两交点z方向所在网格线棱边编号，同时由小至大沿z方向进行体元胞填充。如图3.5所示，为基于图3.3的三角面元模型自动生成的FDTD网格模型。图3.5球体FDTD网格模型在获得目标体的FDTD网格模型之后，利用3.1节中的共形参数确定方法，即可根据交点所在网格线棱边编号以及交点坐标确定目标体的共形网格以及共形参数。结合曲面目标体的时域有限差分方法，实现三维曲面目标体的时域电磁响应计算。


本文编号：2973832