РОЗРОБКА АЛГОРИТМІВ ТА ПРОГРАМНИХ КОМПОНЕНТІВ МОДЕЛЮВАННЯ КВАЗІСТАЦІОНАРНИХ МАГНІТНИХ ПОЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.17721/17282713.82.15Ключові слова:
магнітне поле, вектор магнітної напруженості, модифікований метод граничних елементів, комплекс MBEM, тонкостінні конструкціїАнотація
Магнітометричний розділ геофізики морських акваторій характеризується переходом на якісно новий рівень досліджень. Магнітометричні вимірювання використовуються при виконанні спеціалізованих завдань: трасування трубопроводів, пошук затонулих суден, авіабомб і підземних снарядів, що не розірвалися, виявлення і вивчення затонулих об'єктів культурної спадщини. Ідентифікація таких затонулих об'єктів називається оберненою задачею морської магнітометрії, і вона належить до класу некоректно поставлених задач. Першим етапом розв'язання такої задачі є розв'язання прямої задачі, яка полягає у визначенні аномального поля, створюваного тілами певної форми, густини за певних умов занурення і накопичення інформації про ці об'єкти. Особливий інтерес становлять задачі визначення аномального поля об'єктів, що складаються з тонкостінних конструкцій. Розв'язання ж цієї проблеми багато в чому визначається наявністю ефективної системи програм з вирішення тривимірних прямих задач магнітометрії – знаходження полів типових збуджувальних тіл (наборами яких можна апроксимувати реальні об'єкти). У статті описується робота головного алгоритму та підпрограм, які входять до головного алгоритму розробленого програмного комплексу MBEM для моделювання магнітних полів тонкостінних конструкцій. MBEM створено на основі розробленого модифікованого методу граничних елементів, який базується на класичному методі граничних елементів та методі вторинних джерел. Здійснено чисельну перевірку та встановлено ефективність розроблених алгоритмів і програмних компонентів на задачах розрахунку магнітного поля тонкостінних конструкцій, для яких відомі розв'язки. Наведено приклад роботи програмного комплексу – розрахунок результуючого поля тонкостінної труби, а саме моделювання вектора напруженості на площині, яка знаходиться під об'єктом на відстані півметра.
Посилання
Bloh, Yu.I. (2009). Interpretation of gravitational and magnetic anomalies. http://sigma3d.com/pdf/books/blokh-interp.pdf. [in Russian]
Bulyichev, A.A., Lyigin, I. V. (2010). Chislennyie metodyi resheniya pryamyih zadach gravi- i magnitorazvedki. Moskva: Lomonosov Moscow State University Geological Faculty. [in Russian]
Danilov, A.A. (2010). Tetrahedral and surface triangular mesh generation techniques. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics ITMO University, 1(65), 87-89. [in Russian]
Ermohin, K.M (1998). Solution of three-dimensional problems of detailed electro- and magneto-prospecting based on the method of bulk dipole sources. Extended abstract of Doctor's thesis (Geophysical Methods of Prospecting and Exploration of Mineral Deposits). Saint Petersburg Mining University, St. Petersburg. [in Russian]
Filippov, D.M. (2013). Rozvitok metodu vtorinnih dzherel dlya modelyuvannya ploskoparalelnogo magnItnogo polya elektromagnItnih sistem. Extended abstract of candidate's thesis (Theoretical Electrotechnics). State Institution "Institute of Technical Problems of Magnetism of the National Academy of Science of Ukraine", Kharkiv. [in Ukrainian]
Geuzaine, C. & Remacle, J. (2017). Gmsh User Guide. http://gmsh.info/doc/texinfo/gmsh.html
Hayrullin, F.S. (2012). Raschet tonkostennyih konstruktsiy slozhnoy formyi na osnove approksimiruyuschih funktsiy s konechnyimi nositelyami. Kazan: KNITU. [in Russian]
Holmes, J.J. (2006). Exploitation of A Ship's Magnetic Field Signatures. Arizona: Morgan & Claypool Publishers. https://doi.org/10.2200/ S00034ED1V01Y200605CEM009
Holmes, J.J. (2008). Reduction of a Ship's Magnetic Field Signatures. Arizona: Morgan & Claypool Publishers. https://doi.org/10.2200/ S00150ED1V01Y200809CEM023
Katsikadelis, J.T. (2016) The boundary element method for engineers and scientists : theory and applications. London : Academic Press.
Kortunov, V.A., Kulinich, R.G. & Syicheva, E.I. (2007). Geofizicheskie polya okrainnyih morey i okeana. Vladivostok: DVGTU. [in Russian]
Kosichenko, M.Yu. (2003). Chislennoe modelirovanie dvumernyih statsionarnyih elektromagnitnyih poley v elektromagnitnyih i magnitostaticheskih sistemah kombinirovannyim metodom konechnyih i granichnyih elementov. Extended abstract of candidate's thesis (Theoretical electrical engineering). Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk. [in Russian]
Krapivskiy, E.I., Nekuchaev V.O. (2011). Distantsionnaya magnitometriya gazonefteprovodov. Ukhta: Ed. USTU. [in Russian]
Krasnov, I.P. (1986). Raschetnyie metodyi sudovogo magnetizma i elektrotehniki. Leningrad: Sudostroenie. [in Russian]
Manshteyn, A.K. (2002). Maloglubinnaya geofizika. Novosibirsk: Izdvo NGU. [in Russian]
Orlyuk, M.I., Marchenko, A.V., Ivaschenko, I.N. (2014). Calculation of the geomagnetic field induction vector components on the Odessa magnetic anomaly region. Geodynamics, 1, 96-102. [in Russian]
Orlyuk, M.I., Romenets, A.A., Marchenko, A.V., Orliuk, I M., Ivashchenko, I.N. (2015). Magnetic declination in the territory of Ukraine: the results of observations and calculations. Geophysical Journal, 2(37), 73-85. [in Russian]
Pashkovskiy, A.V. (2014). Chislenno-analiticheskie metodyi standartnyih elementov dlya modelirovaniya statsionarnyih fizicheskih poley v lineynyih kusochno-odnorodnyih i nelineynyih sredah. Extended abstract of Doctor's thesis (Mathematical modeling, numerical methods and program complexes). Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk. [in Russian]
Rozov, V.Yu., Levina S.V. (2014). Modeling of the static geomagnetic field indoor dwelling houses. Technical electrodynamics, 4, 8-10. [in Russian]
Rozov, V.Yu., Pelevin, D.Ye., Levina, S.V. (2013). Experimental research into indoor static geomagnetic field weakening phenomenon. Electrical engineering & electromechanics, 6, 72-76. [in Russian]
Rozov, V. Yu., Rezinkina, M. M., Dumanskiy, Yu. D., Gvozdenko, L. A. (2008) The study of man-caused distortions in the geomagnetic field of residential and industrial buildings and to identify ways to reduce them to a safe level. Tekhnichna elektrodynamika. Tematychnyj vypusk "Problemy suchasnoyi elektrotekhniky", 2, 3-8. [in Russian]
Rozov, V.Yu., Zavalnyi, A.V., Zolotov, S.M., Gretskikh, S.V. (2015). The normalization methods of the static geomagnetic field inside houses. Electrical Engineering & Electromechanics, 2, 35-40. [in Russian]
Ryabenkiy, V., Chudaykin, I., Targunakova, Yu. (2017). Modified Boundary Elements Method and algorithm for solving problems of the thin structures induced fields in a three dimensional space. Proceedings of the International Scientific Conference. Information Technoljgies and Computer Modelling, 403-409. [in Ukrainian]
Ryabenkiy, V., Chudaykin, I., Targunakova, Yu. (2017). Metodyi generatsii treugolnoy setki dlya resheniya zadach metodom granichnyih elementov. Proceedings of the All-Ukrainian Scientific and Technical Conference of Students and Young Scientists Innovations in Shipbuilding and Ocean Engineering, 356-357. [in Ukrainian]
Serduk, A M., Grigoriev, P. Ye., Akimenko, V. Y., Protas S. V. (2010). Ecological significance of the geomagnetic field and the medical and biological conditions of hygienic regulation of its weakening in Ukraine. Environment and Health, 3, 8-11. [in Ukrainian]
Starikov, V.S. (2016). Engineering magnetometry in the study of technical state of large diameter steel pipelines. Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology, 3, 114-118. [in Russian]
Tafeev, Yu.P. (1953) O raschetah magnitnogo polya. In Geofizicheskaya razvedka rudnykh mestorozhdeniy. Gosgeolizdat, 76-81. [in Russian]
Vladov, M. L., Starovoytov, A. V. (1998). Obzor geofizicheskih metodov issledovaniy pri reshenii inzhenerno-geologicheskih i inzhenernyih zadach. Moscow: GSD Production. [in Russian]
Zavoyskiy, V.N. (1978). Vyichislenie magnitnyih poley anizotropnyih trehmernyih tel v zadachah magnitorazvedki. Izvestiya AN SSSR. Fizika Zemli, 1, 76-85. [in Russian]
Zhao, W., Huang, X., Chen, S., Zeng, Z., Jin, S. (2014). A detection system for pipeline direction based on shielded geomagnetic field. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 10-14.
Zvenizhskiy, magnitometricheskogo S.S., Parfentsev, obnaruzheniya I.V. (2008). vzryivoopasnyih Metod predmetov. Spetstehnika i svyaz, 2, 8-17. [in Russian]
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Геологія
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Ознайомтеся з політикою за посиланням: https://geology.bulletin.knu.ua/licensing
