این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
ژئوفیزیک ایران، جلد ۱۱، شماره ۳، صفحات ۱۴۴-۱۵۶
عنوان فارسی مدل‌سازی عددی داده‌های رادار نفوذی زمین (GPR) با استفاده از روش اجزاء محدود
چکیده فارسی مقاله در این پژوهش از روش­ اجزاء محدود (FEM) به‌منظور مدل­سازی امواج الکترومغناطیس استفاده شده است. با توجه به قابلیت­های این روش، ابتدا معادلات ماکسول در حیطه مکان گسسته‌سازی می­شوند، سپس شرایط مرزی به‌منظور جذب امواج در کرانه­های مدل اعمال می­شود که از روش مرز جاذب مرتبه­ اول کلایتون و انگکوئیست استفاده شده است. در روش FEM عبارت مرز یک جمله­ جداگانه می­باشد، به همین دلیل اعمال شرایط مرزی در این روش بسیار آسان‌تر از روش تفاضل محدود (FDM) است. پس از گسسته‌سازی مکانی با استفاده از روش FEM، گسسته‌سازی زمانی معادلات با استفاده از روش تفاضل محدود مرکزی صورت می­گیرد. گسسته­سازی زمانی معادلات، حجیم­ترین و زمان­برترین بخش محاسبات در مدل­سازی هستند که نحوه گسسته‎سازی مکانی نقش بسزایی در این فرآیند ایفا می­کند. با توجه به تُنُک بودن و متقارن بودن ماتریس­های تشکیل شده در روش FEM، درصورتی‌که از الگوریتم­های بهینه به‌منظور محاسبات و ذخیره­سازی ماتریس­ها در این روش استفاده شود، زمان و هزینه محاسباتی به‌طور قابل ملاحظه­ای کاهش خواهد یافت که در این تحقیق چند تکنیک به‌منظور کاهش حجم و زمان محاسبات در نرم‌افزار متلب ارائه شده است. فرمول­ها و روابط ارائه شده در این تحقیق به شکل ماتریسی هستند که به‌راحتی در نرم‌افزار متلب قابل کد نویسی می­باشند. به‌منظور بررسی روش FEM در مدل­سازی داده­های GPR، الگوریتم­های توسعه داده شده بر روی مدل­های زمین‌شناسی فرضی آزمایش شده است که نتایج حاصل از مدل­سازی دارای دقت قابل قبولی هستند.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله
عنوان انگلیسی erical modeling of round-penetrating radar (GPR) usingfinite-element method
چکیده انگلیسی مقاله und-penetrating radar (GPR) is a popular geophysical method for high-resolution imaging of the shallow subsurface structures. Numerical modeling of radar waves plays a significant role in interpretation, processing, and imaging of GPR data. A number of different approaches have been presented for the numerical modeling of GPR data. The most common approach for GPR modeling is the finite-difference method (FDM) because the FDM approach is conceptually simple and easy to program. The difficulties in applying boundary conditions at non-linear boundaries and the lack of sufficient accuracy in complex geometries are the most important drawbacks of FDM. This paper presents a finite-element method, for simulation of ground-penetrating radar (GPR) in two dimensions in the time-domain. FEM is a powerful and versatile numerical technique for handling problems involving complex geometries and inhomogeneous media. The technique is based on a weak formulation of Maxwell's equations. In the FEM method, the wavefield is discretized on the elements using Lagrange interpolation, and integration over an element is accomplished based upon the Gaussian-quad integration rule. The major difference between the various numerical methods is in the spatial discretization. In the elemental-based methods, the complex geometry of the problem is divided into several smaller and simpler elements, then the integrals are calculated for each element. These methods have no with any regular or irregular geometry. The responses of the model in the finite-element methods are approximated in nodal points, so nodal polynomials of Lagrange are used for interpolation of the model response. Besides, the systematic generality of the method makes it possible to construct general-purpose computer programs for solving a wide range of problems. In this paper, at first, Maxwell's equations are discretized, then the boundary condition is applied to minimize artificial reflections from the edges of the computation domain. Although the governing equations and mechanisms are completely different between radar and seismic waves, most of GPR data processing approaches are derived from seismic data processing. Due to similarities in these two techniques, accordingly, we implement the first-order Clayton and Engquist absorbing boundary conditions (firstorder CE-ABC) introduced in the numerical finite-difference modeling of seismic wave propagation. This boundary condition is simple to apply. The presented formulations are in matrix notation that simplifies the implementation of the relations in computer programs, especially in MATLAB application. After spatial discretization with FEM, time discretization is done by Finite-Central Difference (FCD). The time discretization is the most massive and time-consuming step in modeling, which spatial discretization has an important role in this process. The stiffness, mass and damping matrices are sparse and symmetrical in FEM; so if we use the optimized numerical algorithms and storages strategies, computational costs and processing-time can be reduced significantly. To investigate the efficiency of FEM, the computer program has been written in MATLAB and has been tested on two models. The results show that the radar wave simulation via FEM is an accurate and effective approach in complex models.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله
نویسندگان مقاله سجاد زارعی |
گروه فیزیک زمین، مؤسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران
سازمان اصلی تایید شده: دانشگاه تهران (Tehran university)

امین رحیمی دلخانی | rahimi دلخانی
دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیر کبیر، تهران، ایران

نوید امینی |
موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران
سازمان اصلی تایید شده: دانشگاه تهران (Tehran university)

نشانی اینترنتی http://www.ijgeophysics.ir/article_54710_c85154fac6e5c3cd4811aa7db6783ab8.pdf
فایل مقاله اشکال در دسترسی به فایل - ./files/site1/rds_journals/1514/article-1514-555500.pdf
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات