瞬變電磁法具有探測(cè)范圍廣、效率高等特點(diǎn),因廣泛應(yīng)用于礦井勘查、石油探測(cè)、地下水檢測(cè)等領(lǐng)域而在國(guó)內(nèi)外得到迅速發(fā)展,與此同時(shí),瞬變電磁探測(cè)的精細(xì)化以及數(shù)據(jù)解釋的準(zhǔn)確化也成為了研究熱點(diǎn)。一方面,有限差分法作為瞬變電磁常用的三維數(shù)值模擬方法,在模擬曲面目標(biāo)體時(shí)常常由于網(wǎng)格剖分的局限性,帶來階梯狀近似誤差。另一方面,常規(guī)的數(shù)據(jù)解釋多基于階躍波激勵(lì),而野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)由于受到斜階躍效應(yīng)的影響,使得包含過渡過程的一次感應(yīng)電壓與二次感應(yīng)電壓混疊,并且斜階躍與階躍激勵(lì)所激發(fā)的能量和響應(yīng)間存在一定差異,故無法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及解釋。針對(duì)以上問題,本文基于共形網(wǎng)格技術(shù),提出了三維曲面目標(biāo)體的建模以及數(shù)值模擬方法;基于解卷積算法,校正了電磁數(shù)據(jù)中的斜階躍效應(yīng),將斜階躍激勵(lì)響應(yīng)還原至階躍波激勵(lì)響應(yīng)。主要研究?jī)?nèi)容如下:1)提出一種針對(duì)于三維曲面目標(biāo)體的建模方法;基于共形網(wǎng)格技術(shù),在程序中實(shí)現(xiàn)有解析式目標(biāo)體的建模;采用三角面元數(shù)據(jù)建模方法,實(shí)現(xiàn)任意曲面目標(biāo)體的建模;通過目標(biāo)體與網(wǎng)格線的交接點(diǎn)求取,確定共形網(wǎng)格位置以及共形參數(shù)。2)根據(jù)共形網(wǎng)格的位置以及共形參數(shù),推導(dǎo)共形網(wǎng)格棱邊電場(chǎng)處的等效電導(dǎo)率,更新電場(chǎng)迭代方程,減小... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

球體三角面元剖分模型

第3章三維曲面目標(biāo)體的時(shí)域電磁響應(yīng)計(jì)算19圖3.3球體三角面元剖分模型3.2.2三角面元數(shù)據(jù)的導(dǎo)出目標(biāo)體在3dsMax軟件中建模完成，并且表面剖分為三角面元后，三角面元數(shù)據(jù)可導(dǎo)出后綴名為.stl的文件。.stl文件內(nèi)保存三角形網(wǎng)格數(shù)據(jù)，其中包含了每個(gè)三角面元的法矢量信息以及三角面元的各個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)信息，可用于之后FDTD網(wǎng)格模型的生成。如圖3.4所示，為圖3.3模型所導(dǎo)出的三角面元數(shù)據(jù)，可用記事本方式打開。其中每一個(gè)面元由7行數(shù)據(jù)組成，facetnormal表示三角面元的法矢量坐標(biāo)，三個(gè)vertex表示構(gòu)成面元的三個(gè)頂點(diǎn)，vertex后的三個(gè)數(shù)據(jù)分別代表三角面元頂點(diǎn)的x、y、z坐標(biāo)。圖3.4球體三角面元數(shù)據(jù)3.2.3網(wǎng)格棱線與三角面元的求交方法假設(shè)射線上的任一點(diǎn)可表示為0PPtV，其中0P為基點(diǎn)，V為射線的方向向量，t0，若目標(biāo)三角面元的三個(gè)頂點(diǎn)分別為1111V(x,y,z)、2222V(x,y,z)、3333V(x,y,z)，采用重心坐標(biāo)定義三角形，則三角形內(nèi)任一點(diǎn)可表示為

第3章三維曲面目標(biāo)體的時(shí)域電磁響應(yīng)計(jì)算21121210()1210(1)1210(1)12aaaa(3.10)從而根據(jù)重心坐標(biāo)公式，求出該網(wǎng)格線與三角面元交點(diǎn)的坐標(biāo)(,,)sssZxyz。交點(diǎn)的z方向坐標(biāo)為：1211223111()(1)(1)222szaazazaz(3.11)3.2.4Yee元胞網(wǎng)格模型的生成求得網(wǎng)格線與面元交點(diǎn)后，則在程序中實(shí)現(xiàn)由面元模型生成體元胞模型的過程，即對(duì)應(yīng)于FDTD計(jì)算區(qū)域的Yee元胞。因目標(biāo)體為閉合體，判斷網(wǎng)格線與目標(biāo)體的交點(diǎn)時(shí)，必有穿入和穿出兩種情況。以與z軸平行并穿越目標(biāo)體的網(wǎng)格線為例，若已經(jīng)求解出某條網(wǎng)格線在z方向與三角面元有兩個(gè)交點(diǎn)，則判斷兩交點(diǎn)z方向所在網(wǎng)格線棱邊編號(hào)，同時(shí)由小至大沿z方向進(jìn)行體元胞填充。如圖3.5所示，為基于圖3.3的三角面元模型自動(dòng)生成的FDTD網(wǎng)格模型。圖3.5球體FDTD網(wǎng)格模型在獲得目標(biāo)體的FDTD網(wǎng)格模型之后，利用3.1節(jié)中的共形參數(shù)確定方法，即可根據(jù)交點(diǎn)所在網(wǎng)格線棱邊編號(hào)以及交點(diǎn)坐標(biāo)確定目標(biāo)體的共形網(wǎng)格以及共形參數(shù)。結(jié)合曲面目標(biāo)體的時(shí)域有限差分方法，實(shí)現(xiàn)三維曲面目標(biāo)體的時(shí)域電磁響應(yīng)計(jì)算。


本文編號(hào)：2973832