直流电法正演模拟精编
矿井直流电法三维正演计算的若干问题
矿井直流电法三维正演计算的若干问题刘树才,刘志新,姜志海,岳建华(中国矿业大学,江苏徐州 221008)摘要:介绍了用于矿井直流电法三维正演模拟不同数值计算方法的特点及其适用范围,提出了用对数等间距和算术等间距相结合的网格剖分方式,说明了电极互换原理所满足的地质条件。
针对合成系数矩阵为非对角占优的特点,采用了大数处理方法,使其线性方程组适用于现有的求解方法。
最后通过对具体问题的探讨,阐述了地质模型的计算精度和计算时间之间的相互关系,为模型参数的选择提供了一定的理论基础。
关键词:矿井直流电法;正演模拟;网格剖分;矩阵压缩中图分类号:P631.3 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2004)02-0170-03 矿井直流电法勘探中经常遇到三维地电构造,大多为层状介质中含有三维异常体情况,目前多用一维、二维数值计算方法来进行分析,但解释结果与实际地质模型有较大的差异。
而三维空间能够真实地反映实际异常体形态的变化情况,能更精确地反映地下电场的分布规律。
三维数值模拟在矿井地质条件下的技术要点为边界条件设置、研究区域网格剖分及节点编码技术、系数矩阵压缩存储技术、大型线性方程组的解法等。
下面对矿井直流电法勘探正演计算中所面临的一些关键问题进行探讨。
1 计算方法的选择目前矿井直流电法勘探三维数值模拟技术主要包括三维有限差分法、三维有限单元法、积分方程法和边界单元法等。
有限差分法又称网格法,其计算过程为:首先将求解区域离散成许多小正方形或长方形的网格,并以网格节点上的参数值来表征电场的空间分布,然后用网格节点上电位函数的差商来近似代替该点的偏导数(或微商),由此得到一个关于网格节点电位值的高阶线型方程组,解出此方程组就可算出网格节点上的场参数值。
有限差分法计算原理和程序设计比较简单,易于解决由二维过渡到三维地球物理问题,特别适用于计算规则形状(如板状体、层状或近似层状体)的矿井地质模型。
有限单元法是根据变分原理求解偏微分方程的数值计算方法。
点源二维直流电阻率法正演模拟
点源二维直流电阻率法正演模拟吴曲波;张志勇;柯丹;范利飞【摘要】从点源二维电场边值问题出发,利用傅里叶变换将三维问题转换为二维问题,而后使用有限元法求解正演变分问题得节点电位.对三种常用解大型有限元线性方程组解法的计算机时进行试算统计,认为共轭梯度法计算速度较快.最后,通过对比均匀半空间模型有限元数值解和解析解的误差,以及对四个模型分别进行正演模拟试算,算例结果表明本文采用算法具备较好的模拟效果.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2014(011)001【总页数】6页(P44-49)【关键词】点源二维直流电阻率法;正演模拟;有限元法【作者】吴曲波;张志勇;柯丹;范利飞【作者单位】核工业北京地质研究院中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室,北京 100029;中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙 410083;核工业北京地质研究院中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室,北京 100029;劳雷仪器有限公司,北京 100020【正文语种】中文【中图分类】P631.31 引言点源二维电阻率法作为电法勘探技术的分支，广泛应用于水、工、环等地球物理勘探领域。
开展点源二维电阻率法正演研究，能够提高反演计算精度、地质解释准确性，更好地指导实际生产。
电法正演模拟方法分三类：解析法、物理模拟法和数值模拟法［1］。
由于解析法和物理模拟法不适合场源和物性分布复杂的正演情况，数值模拟法已成为电阻率法正演最主要的方法。
电法数值模拟方法有：有限差分法，有限元法［2，3］，积分方程法［4］，边界单元法［5］。
有限差分法不涉及计算耗时的偏导数运算，计算简便速度较快，但当物性参数分布复杂或场域的几何特征不规则时，适应性比较差。
积分方程法和边界单元法由于其降维的特点具有较高的计算效率，但只适用简单模型的正演计算。
有限元法具有较高的求解精度且理论较为成熟，能够适应任意模型形态。
因此，有限元法现已是解电法正演问题的主流方法［6，7］，本文利用有限元法正演模拟点源二维电场，采用三角形剖分和线性插值方式，取得了较好的模拟效果。
基于ANSYS的直流电阻率法正演数值模拟研究的开题报告
基于ANSYS的直流电阻率法正演数值模拟研究的开题报告题目：基于ANSYS的直流电阻率法正演数值模拟研究背景和意义：直流电阻率法是一种常见的地球物理勘探技术，其利用电场测量岩石和土壤等介质的电阻率分布来推断地下物质的性质与分布。
然而，传统的直流电阻率法在现场实验时存在很多离线因素，如同时存在其他信号噪音、仪器精度不足等，对数据处理和分析造成困难。
因此，基于计算机数值模拟来模拟电阻率法研究结果已成为一个研究热点。
研究目的：通过数值模拟方法实现直流电阻率法正演计算，探究数值模拟方法在直流电阻率法勘探方面的应用价值和可靠程度。
研究内容：1. 分析直流电阻率法原理和正演计算模型；2. 构建数值模拟模型及相关参数设计；3. 运用ANSYS软件进行数值计算；4. 分析数值计算结果，并进行对比试验。
论文结构：第一章绪论1.1 研究背景与意义1.2 研究现状及进展1.3 研究内容与思路1.4 论文结构第二章直流电阻率法原理2.1 直流电阻率法概述2.2 直流电阻率法正演计算模型2.3 直流电阻率法数据处理技术第三章数值模拟方法3.1 数值模拟原理及方法3.2 有限元方法基础3.3 模型设定及参数调节第四章数值模拟计算与对比试验4.1 模拟计算方法4.2 数值模拟计算结果分析4.3 与实验数据对比分析第五章结论与展望5.1 结论5.2 不足与展望参考文献预期创新点：1. 基于ANSYS进行直流电阻率法正演数值模拟，提高勘探结果的准确性和可靠性。
2. 探究直流电阻率法中各个参量（如电极距、区域电导率等）对勘探结果的影响，为实际勘探提供可参考的参数设计。
3. 与传统实验数据对比分析,证明数值模拟在直流电阻率勘探中的可行性和重要性。
COMSOL软件文档资料集锦(一)
16.基于COMSOL和iSIGHT的磁悬浮轴承优化设计
为了提高磁悬浮轴承的性能,如何更高效、更实用的对其进行分析和设计,一 直是很多学者的努力方向,为此,提出了一种COMSOL与iSIGHT软件相结合的方 法。该文以8极径,向主动磁悬浮轴承为例,采用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件对其进行了仿真,建立起相应,的模型并得出该轴承的磁场 分布,在此基础上整合多学科设计优化软件iSIGH,采用了,多岛遗传算法进一 步对该模型进行优化设计,并实现了这一过程的自动化,最后得出指定约束条 件下磁悬浮轴承的最优参数。结果表明,COMSOL与iSIGHT软件相结合来对磁悬 浮轴承进行分析设计,是一个快捷、有效的方法,也为其他系统的仿真与优化 提供了依据和参考,具有一定的现实意义。
学
sol Multiphysics在教育中的应用 COMSOL 2005年多物理场用户大会演讲.Comsol Multiphysics在教育中的应用
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COMSOL 2005年多物理场用户大会演讲.COMSOL Multiphysics模拟地球物理地 下勘测发出的低频电磁波
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首先,利用有限元算法建立井地电阻率测量模型,进行了数学分析,并选取了合
隧道含水构造直流电阻率法超前探测研究
隧道含水构造直流电阻率法超前探测研究刘斌;李术才;李树忱;钟世航【期刊名称】《岩土力学》【年(卷),期】2009(0)10【摘要】含导水构造和岩溶裂隙水的探查是亟需研究和解决的关键问题。
直流电阻率法以其对低阻体反映敏感、分辨率高等优点被引入到隧道掌子面前方含水构造的预报工作中。
首先,推导出了无限全空间中球体含水构造直流电法超前探测的解析解公式,并在利用有限元数值方法进行正演分析的基础上,借助"比较法"将含隧道腔体的三维空间中超前探测视电阻率数据转换为无限全空间中的数据,并探讨了由MN电极附近电阻率不均匀所造成的干扰以及识别和去除这种干扰的方法。
然后,设计了基于全空间球体含水构造超前探测解析公式的阻尼最小二乘反演方法,对隧道中多组球体含水构造模型进行了较为成功的反演。
另外,探讨了其他形状的有限体积的含水构造超前探测异常规律,提出了"等效球体"的概念,亦在全空间球体含水构造超前探测解析公式的基础上设计了快速反演方法。
最后,利用物理模型试验验证了有限元数值正演方法和阻尼最小二乘反演技术的可行性和有效性,为实际工程中含水构造的直流电法超前预报奠定了基础。
【总页数】9页(P3093-3101)【关键词】超前地质预报;含水构造;直流电阻率法;正演模拟;反演;阻尼最小二乘法;物理模型试验【作者】刘斌;李术才;李树忱;钟世航【作者单位】山东大学岩土与结构工程研究中心【正文语种】中文【中图分类】U456【相关文献】1.电法超前探测技术与矿井含水构造精细探测 [J], 高致宏;王信文;何继宾;闫述2.多同性源阵列电阻率法隧道超前探测方法与物理模拟试验研究 [J], 李术才;聂利超;刘斌;田明禛;王传武;宋杰;刘征宇;王世睿3.坑道直流电阻率法超前探测研究 [J], 黄俊革;王家林;阮百尧因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
矿井高密度三维电法成像数值模拟及应用
矿井高密度三维电法成像数值模拟及应用WAN Haohao;ZHU Lu;CHEN Jinhao;LI Wenxi【摘要】为了探测岩层低阻异常体,防治矿井水害,使用Visual Fortran软件编辑,建立4个相关地电模型,择取二极装置,仿造实际现场数据采集的跑极模式,对自建模型进行基于有限元理论的正演模拟研究,尤其是要辅以水层反演方式进行立体成像,多方向切片处理三维数据体,对比构建模型的差异与契合点,分析限制条件下巷道影响与全空间效应的相互叠加性.结果表明:排除异常现象得到的可视立体图像,能更好地显示陷落柱异常体的响应特征,更清晰地展现低阻未明体的分布范围,可为井下电法勘探数据解释的准确性,提供可靠的理论依据.%To detect low resistivity abnormal bodies in rock strata and prevent mine water hazards, four relevant geoelectric models are established by using Visual Fortran software. Dipole devices are selected to imitate the pole-running mode of actual field data acquisition. Forward modeling based on finite element theory is carried out for the self-modeling model, especially with the aid of water layer inversion. Stereo imaging and multi-directional slicing are used to process three-dimensional data volume. The differences and coincidence points of the model are compared. The overlap between the effect of roadway and the effect of whole space under the restrictive conditions is analyzed. The results show that the visual stereo image obtained by eliminating abnormal phenomena can better display the response characteristics of the abnormal body of collapse column and be clearer. It can provide reliable theoretical basis for the accuracy of datainterpretation of underground electrical prospecting by clearly displaying the distribution range of low resistivity undetermined bodies.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)006【总页数】5页(P230-234)【关键词】地电模型;相互叠加;Visual Fortran;有限元理论;水层反演【作者】WAN Haohao;ZHU Lu;CHEN Jinhao;LI Wenxi【作者单位】College of Earth Sciences & Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China;College of Earth Sciences & Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China;College of Earth Sciences & Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China;College of Earth Sciences & Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590, China【正文语种】中文【中图分类】TD745+.21直流高密度电阻率法在矿井中的应用已渐为成熟[1-2]，但随着煤矿开采深度的逐渐增加，地质条件变得尤为复杂，其中岩体突水已成为危害矿井安全的重大灾害之一，为确保井下开采工作的安全高效进行，科研工作者进行了深入研究。
直流电动机的仿真实验
）直流电动的调压调速单项可控直流电源的设计1 电路原理图如下所示：图一2 直流电动机图、图二其中F+，F-：这两个端口是接电机的励磁电源的，分别接正负极A+，A-：电机电枢绕组的连接端TL ：电机负载输入端m ：测量端口，这里输出了电机转速，电枢电流，励磁电流，电磁转矩 参数计算 ： 根据m.1.191500*14.3*23000*60260N N P ===T π得出TL 为19.1N.m 19375.1161.19===ΦIT CaNN T124946.0602=Φ=ΦC C TE π76.1760124946.02200==Φ=C U n E aNmin rV E n C N E419.187124946.0*1500==Φ=。
0476.372arcsin2==UEδ 电动机的设置参数如下：图三3 整流部分晶闸管最重要的特性是可控的正向导通特性.当晶闸管的阳极加上正向电压后,还必须在门极与阴极之间加上一个具有一定功率的正向触发电压才能打通, 这一正向触发电压的导通是由触发电路提供的,根据具体情况这个电压可以是交流、直流或脉冲电压。
由于晶闸管被触发导通以后，门极的触发电压即失去控制作用，所以为了减少门极的触发功率，常常用脉冲触发。
触发脉冲的宽度要能维持到晶闸管彻底导通后才能撤掉，晶闸管对触发脉冲的幅值要求是：在门极上施加的触发电压或触发电流应大于产品提出的数据，但也不能太大，以防止损坏其控制极，在有晶闸管串并联的场合，触发脉冲的前沿越陡越有利于晶闸管的同时触发导通。
为了保证晶闸管电路能正常，可靠的工作，触发电路必须满足以下要求：触发脉冲应有足够的功率，触发脉冲的电压和电流应大于晶闸管要求的数值，并留有一定的裕量。
晶闸管如下图所示：图四晶闸管的参数设定所以根据其提供的资料可取电容0.2μF ，电阻取40Ω。
4触发电路图：晶闸管额定电流It(AV)/A 1000500200100502010电容C/μF 2 1 0.5 0.25 0.2 0.15 0.1 电阻R/Ω2510204080100图五为了保证可靠触发 晶闸管触发宽度为整个20度5 平波电抗器图六为保证电流连续所需要的电感量L 可由下式求出：id i m一般取电动机额定电流的5%-10% 此处取6%H L I U 65771.006.0*16220*10*87.2223dim2===-πω6过电流保护电力电子电路运行不正常或者发生故障时，可能会发生过电流现象。
精选模拟电子技术基础直流电源讲义.
U Z
UO
R1
R2 R3
R3
U Z
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3. 串联型稳压电路的基本组成及其作用
比较放大
取样电阻
课程回顾
调整管
基准电压
调整管：是电路的核心，
UCE随UI和负载产生变 化以稳定UO。
基准电压：是UO的参
考电压。
取样电阻： 对UO 的取样，与基准电压共同决定UO 。
比较放大：将UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的
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一、基本调整管稳压电路
为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。
IL (1 )IO
UO U Z U BE 稳压原理：电路引入电压负反馈，稳定输出电压。
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稳压原理：
当电网电压波动引起UI增大，或负载电 阻RL增大时，
UO UE UBE IB / IE UO
稳压性能。
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4. 串联型稳压电源中调整管的选择
根据极限参数ICM、 U(BR)CEO、PCM 选择调整管！
应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！
IEmax＝IR1＋ILmax≈ ILmax< ICM UCEmax＝UImax－ UOmin < U(BR)CEO PTmax＝ IEmax UCEmax < PCM
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课程回顾
1. 串联型稳压电路的基本组成及其作用
调整管
比较放大
基准电压
取样电阻
调整管：是电路的核心， UCE随UI和负载产生变化
以稳定UO。
基准电压：是UO的参
考电压。
取样电阻： 对UO 的取样，与基准电压共同决定UO 。