電磁計算是研究復(fù)雜目標電磁特性的主要方法。正演作為電磁計算問題研究過程的基礎(chǔ),其計算結(jié)果直接影響反演、成像的效果。因此,開展電磁正演模擬研究具有十分重要的意義。針對時域有限差分算法對精細結(jié)構(gòu)的數(shù)值計算效率低的問題,提出一種改進的Crank-Nicolson時域有限差分算法。通過研究FDTD算法與Crank-Nicolson理論,使用中心差分和前后項替換計算的原理,推導(dǎo)全空間三維電磁時域有限差分算法�；贑rank-Nicolson差分格式的離散思想,對Maxwell旋度方程組的差分形式進行空間位置的拆分,設(shè)置所有物理量均與Z坐標無關(guān),即Z方向的一階偏導(dǎo)數(shù)為零,結(jié)合二維TM波、TE波的時域有限差分算法公式,推導(dǎo)出具有二階精度的Crank-Nicolson時域有限差分方程,從而可以減少一個維度的數(shù)據(jù)計算量,大幅提高正演模擬的計算效率。構(gòu)建井下含水斷層、積水采空區(qū)富水區(qū)三維空間模型,對比FDTD算法、CN-FDTD算法以及改進的CN-FDTD算法的計算效率;基于改進的CN-FDTD算法,研究激勵源函數(shù)及其工作頻率對電磁正演模擬結(jié)果的影響,驗證改進后算法的計算精度,并分析電場強度的空間分布規(guī)律... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究思路和研究內(nèi)容
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 研究內(nèi)容
2 三維時域有限差分算法研究
    2.1 時域有限差分算法
    2.2 數(shù)值穩(wěn)定性條件
    2.3 吸收邊界條件
    2.4 本章小結(jié)
3 改進的三維Crank-Nicolson時域有限差分算法
    3.1 Crank-Nicolson時域有限差分算法
        3.1.1 CN-FDTD的基本原理
        3.1.2 CN-FDTD的 Mur吸收邊界條件
    3.2 改進CN-FDTD算法
    3.3 改進CN-FDTD算法計算效率分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于改進CN-FDTD的井下富水區(qū)三維正演模擬
    4.1 富水區(qū)正演模型的建立
    4.2 激勵源的選取
        4.2.1 激勵源函數(shù)的選取
        4.2.2 激勵源頻率的選取
    4.3 算法驗證
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]采用CN-FDTD研究不同介電常數(shù)對PRDGS傳輸特性的影響[J]. 金濤斌,劉正文,羅雨,羅毅彪.  電力學(xué)報. 2020(01)
[2]一種新型的高階時域有限差分方法[J]. 許杰,徐珂,黃志祥.  電子與信息學(xué)報. 2020(02)
[3]三維柱坐標ADI-FDTD算法及其CPML實現(xiàn)[J]. 朱大偉,陳海林,楊潔,陳彬.  微波學(xué)報. 2019(05)
[4]任意色散周期結(jié)構(gòu)的時域有限差分方法分析[J]. 馬立憲,李燕茹,陳帥,樊振宏.  應(yīng)用光學(xué). 2019(05)
[5]空間域濾波FDTD算法的精度分析[J]. 龍澤宇.  集成電路應(yīng)用. 2019(09)
[6]礦井全空間三維主軸各向異性介質(zhì)瞬變電磁場響應(yīng)特征研究[J]. 程久龍,黃少華,溫來福,董毅,王浩宇.  煤炭學(xué)報. 2019(01)
[7]瞬變電磁三維FDTD正演多分辨網(wǎng)格方法[J]. 孫懷鳳,程銘,吳啟龍,米德才,李術(shù)才,李貅,李敦仁,李凱,駱俊暉.  地球物理學(xué)報. 2018(12)
[8]三維隨機斷裂帶的航空時域電磁響應(yīng)數(shù)值模擬[J]. 關(guān)珊珊,殷長春,嵇艷鞠,黎東升,耿毅男.  地球物理學(xué)報. 2018(11)
[9]面向高分辨SAR仿真的典型目標電磁散射快速計算方法[J]. 康利鴻,史慶武,鄒斌,潘鑫,張曄.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2018(10)
[10]地面-井下雙源瞬變電磁立體探測模擬研究[J]. 許顥礫,王大慶,劉志新,鄧正棟,于景邨,丁志斌.  地質(zhì)與勘探. 2018(03)

碩士論文
[1]各向異性磁等離子體的無條件穩(wěn)定CN-FDTD算法研究[D]. 莊永佳.天津工業(yè)大學(xué) 2018
[2]CN-FDTD分析隨鉆電磁波電阻率測井的電磁響應(yīng)[D]. 張振.山東大學(xué) 2012



本文編號：2986658