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专利号: 2021104974578
申请人: 桂林理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种针对任意形状有损耗介质充电电位数值模拟方法,其特征在于,所述针对任意形状有损耗介质充电电位数值模拟方法包括:步骤一,对任意形状三维有损耗介质区域,采用单位体积网格进行剖分,将充电三维区域离散为多个单位体积网格;

步骤二,通过建立充电电流强度传输方程组,求解方程组获取剖分单位体积网格在总的充电电流强度条件下各自分配的充电电流强度系数;

步骤三,通过以每个剖分单位体积作为单元点源,进行所有剖分网格单位点源的充电电位三维积分计算,获取三维有损耗介质区域充电电位分布;并求解得到有损耗介质充电电位及电位导数值。

2.如权利要求1所述的针对任意形状有损耗介质充电电位数值模拟方法,其特征在于,所述步骤一具体包括:

采用笛卡尔直角坐标系,取坐标系Z轴垂直向上,则根据右手螺旋法则确定X轴和Y轴方向;确定包含水平长方体三维有损耗介质和围岩介质计算区域在坐标轴X、Y、Z方向规则空间分布范围为0~100cm、0~30cm、0~‑6cm,采用规则长方体网格将上述规则计算区域在X方向上按一定间距剖分为M=101个网格节点,Y方向上按一定间距剖分为有N=31个网格节点,及其Z方向上按一定间距剖分为有Q=7个网格节点;坐标系三轴方向剖分网格节点长度允许各不相同,间距剖分长度d=1cm满足d≤L/10,其中,L为水平长方体三维有损耗介质在各坐标轴方向的展布长度,包含水平长方体三维有损耗介质和围岩介质计算区域被剖分为(M‑1)×(N‑1)×(Q‑1)个网格单元;

按水平长方体三维有损耗介质在坐标系内的空间分布,确定在(M‑1)×(N‑1)×(Q‑1)个网格单元中对应自身空间分布的Nm=600个网格单元,Nm=600个任意形状三维有损耗介质剖分网格单元对应Nm=600个单元点电源;

水平长方体三维有损耗介质在坐标轴X方向上分布节点坐标为xi,Y方向上分布节点坐标为yj,Z方向上分布节点坐标为zk,其中,i=1,…,Mx;j=1,…,Ny;z=1,…,Qz,Mx、Ny及Qz分别为X、Y及Z方向分布节点数;水平长方体三维有损耗介质剖分单元网格中心坐标为(xi+dx,i/2,yj+dy,j/2,zk+dz,k/2),dx,i、dy,j及dz,k为坐标轴X、Y及Z方向第i、j及k个剖分网格间距;

充电点位置S坐标为(xs,ys,zs)=(50,15,‑3)cm,供电点供电电流强度为Itotal=1安培;

水平长方体三维有损耗介质区域剖分电阻率允许随剖分单元网格位置变化而变化,记为ρq=1Ω.m,q=1,…,Nm;ρb=15Ω.m为围岩介质电阻率;PI=3.1415926;剖分单位网格视为点电源,电流强度记为Iq,q=1,…,Nm,为步骤二待求充电电流强度系数;地面观测点为坐标为(xa,ya,za)=(0:1:100,15,0)cm,a=1,…,A;A=101为观测点数量;uq,a、 分别为剖分单位网格q视为点电源对第a个地面观测点引起的电位值及其在X方向到数值;Ua及 分别为水平长方体三维有损耗介质在第a个地面观测点引起的总电位值及其在X方向的导数值,即步骤三待求解水平长方体三维有损耗介质在地面引起的总电位值和导数值。

3.如权利要求1所述的针对任意形状有损耗介质充电电位数值模拟方法,其特征在于,所述步骤二具体包括:

根据公式(1)计算在供电电流强度Itotal充电时,水平长方体三维有损耗介质区域剖分单元网格点电源电流强度系数Iq,q=1,…,Nm:其中,dz=dz,q,dy=dy,q,dx=dx,q分别为第q个剖分网格单元在坐标轴Z、Y、X方向长度;

dsz=dx,q·dy,q,dsy=dx,q·dz,q,dsx=dy,q·dz,q分别为第q个剖分网格单元垂直于坐标轴Z、Y、X方向边界面积;ny=Ny‑1,nz=Qz‑1分别为水平长方体三维有损耗介质在坐标轴Y、Z方向剖分网格单元数;λq为包含计算区域距离、电阻率因素的综合加权参数:其中,rs,q为充电点到第q个剖分单元网格点电源中心的距离。

4.如权利要求1所述的针对任意形状有损耗介质充电电位数值模拟方法,其特征在于,所述步骤三中有损耗介质充电电位积分计算包括:根据步骤二所计算得到的水平长方体三维有损耗介质区域剖分单元网格点电源电流强度系数,按公式(3)计算各剖分单元网格点电源在地面测点引起的电位及电位导数:其中,rq,a为第q个剖分单元网格点电源中心到第a个地面测点的距离,xq,xa分别为第q个剖分单元网格点电源中心坐标X轴位置和第q个地面测点X轴位置,|·|表示取绝对值;再根据公式(4)对所有剖分单元网格点电源在地面测点引起的电位及电位导数值进行积分计算,获得水平长方体三维有损耗介质在地面测点引起电位及电位导数值:其中,Nm=600为水平长方体三维有损耗介质区域剖分单元网格总数。

5.一种针对任意形状有损耗介质充电电位数值模拟系统,其特征在于,所述针对任意形状有损耗介质充电电位数值模拟系统包括:单位体积网格剖分模块,用于对任意形状三维有损耗介质区域,采用单位体积网格进行剖分,将充电三维区域离散为多个单位体积网格;

充电电流强度系数分配模块,用于通过建立充电电流强度传输方程组,求解方程组获取剖分单位体积网格在总的充电电流强度条件下各自分配的充电电流强度系数;

损耗介质充电电位及电位导数值获取模块,用于通过以每个剖分单位体积作为单元点源,进行所有剖分网格单位点源的充电电位三维积分计算,获取三维有损耗介质区域充电电位分布;并求解得到有损耗介质充电电位及电位导数值。

6.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行如下步骤:对任意形状三维有损耗介质区域,采用单位体积网格进行剖分,将充电三维区域离散为多个单位体积网格;

通过建立充电电流强度传输方程组,求解方程组获取剖分单位体积网格在总的充电电流强度条件下各自分配的充电电流强度系数;

通过以每个剖分单位体积作为单元点源,进行所有剖分网格单位点源的充电电位三维积分计算,获取三维有损耗介质区域充电电位分布;

求解得到有损耗介质充电电位及电位导数值。

7.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行权利1~4任意一项所述的针对任意形状有损耗介质充电电位数值模拟方法。

8.一种信息数据处理终端,其特征在于,所述信息数据处理终端执行权利1~4任意一项所述的针对任意形状有损耗介质充电电位数值模拟方法。

9.一种金属勘探详查和勘探阶段、水文地质工程地质调查中地下流体追索勘探的探测仪,其特征在于,所述探测仪执行权利1~4任意一项所述的针对任意形状有损耗介质充电电位数值模拟方法。