Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

An integral equation method for low frequency electromagnetic fields in three-dimensional marine environments.

An integral equation method for low frequency electromagnetic fields in three-dimensional marine environments. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen Ladda ned som PDF
Författare: Mattsson Johan
Ort: Stockholm
Sidor: 13
Utgivningsår: 2005
Publiceringsdatum: 2005-01-01
Rapportnummer: (FOI-R--1838--SE)
Nyckelord integral equation method, marine electromagnetics, three-dimentional, integralekvationsmetod, marin elektromagnetik, tre dimensioner
Sammanfattning I den här rapporten modelleras elektromagnetiska fält i tredimensionella marina miljöer. En integralekvationsmetod används för att beräkna lågfrekventa elektromagnetiska fält från dipolkällor i havsområden med varierande batymetri och bottenegenskaper. Bottenvariationerna modelleras som stora inhomogeniteter i en planskiktad miljömodell. En regulariserad integralekvation härleds där det, efter diskretisering, resulterande linjära ekvationssystemet förkonditioneras med den utvidgade Born operatorn. Systemet löses sedan medelst en konjugerad gradientmetod där den utvidgade Bornlösningen används som initialgissning. Lågfrekventa elektromagnetiska fält i elektriskt ledande miljöer medför att systemmatrisen blir gles vilket gör metoden snabb och minneseffektiv. I ett numeriskt exempel demonstreras hur lösningen konvergerar som en funktion av cellstorleken i de diskretiserade volymerna. Konvergenshastigheten med avseende på antalet iterationer samt noggrannheten på den utvidgade Bornlösningen belyses också. Exemplet visar även effekten på det elektriska fältet från en uppstickande bergplatå i en förövrigt plan botten med ett tjockt lager av lera ovanpå berggrunden.
Abstract Electromagnetic fields in three-dimensional marine environments are modelled in this paper. In particular, a volume integral equation method is used to calculate the electromagnetic fields from low frequency dipole sources in regions with varying bathymetry and sub-bottom structure. The horizontal variations are imbedded inhomogeneties in a horizontally stratified background model of the environment. A contracted (regularised) integral equation is derived and the resulting linear system of equations are preconditioned by the extended Born operator and solved by a conjugate-gradient algorithm. The solution to the extended Born approximation is chosen as the initial guess. Low frequency electromagnetic fields in conductive environments implay sparse system matrices, which makes this numerical method fast and memory efficient. A numerical example demonstrates the convergence of the solution as a function of the cell size in the discretisation of the volume. The convergence speed of the interative solver as well as the accuracy of the extended born approximation is shown. The example also demonstrates the effects on the electric field due to a range dependent bathymetry in a shallow marine environment.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182