[发明专利]针对任意形状有损耗介质充电电位数值模拟方法、系统、终端

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；

所述步骤二具体包括：

根据公式(1)计算在供电电流强度I_total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I_q，q＝1,…,Nm：

其中，dz＝d_z,q,dy＝d_y,q,dx＝d_x,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＝d_x,q·d_y,q,dsy＝d_x,q·d_z,q,dsx＝d_y,q·d_z,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；λ_q为包含计算区域距离、电阻率因素的综合加权参数：

其中，r_s,q为充电点到第q个剖分单元网格点电源中心的距离，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ρ_q＝1Ω.m，q＝1,…,Nm；ρ_b＝15Ω.m为围岩介质电阻率。

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x_i，Y方向上分布节点坐标为y_j，Z方向上分布节点坐标为z_k，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(x_i+d_x,i/2,y_j+d_y,j/2,z_k+d_z,k/2)，d_x,i、d_y,j及d_z,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(x_s,y_s,z_s)＝(50,15,-3)cm，供电点供电电流强度为I_total＝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ρ_q＝1Ω.m，q＝1,…,Nm；ρ_b＝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I_q，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(x_a,y_a,z_a)＝(0:1:100,15,0)cm，a＝1,…,A；A＝101为观测点数量；u_q,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；U_a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。