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gprMax: 一款采用FDTD方法进行电磁波传播模拟的开源软件,适用于探地雷达数值建模

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简介:
gprMax是一款基于FDTD算法的开源软件,专注于为探地雷达提供精确的电磁波传播模拟,助力地质勘探和地下结构分析。 gprMax 是一款开源软件,用于模拟电磁波传播。它采用有限差分时域(FDTD)方法在三维空间内求解麦克斯韦方程组,并专门设计来对探地雷达(GPR)进行建模,但也可以应用于多种其他电磁波传播场景的仿真。 gprMax 当前主要使用 Python 编写,其中性能至关重要的部分则以 C++ 实现。它包含基于 CPU 的并行化求解器以及采用 CUDA 并发编程模型编写的 GPU 求解器。 如果您在研究或项目中使用了 gprMax,并发布了相关成果,请引用以下文献: Warren, C., Giannopoulos, A. and Giannakis I. (2016). gprMax: Open-source software for simulating ground penetrating radar electromagnetic wave propagation. 详情请参考我们网站上的“出版物”部分。

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  • gprMax: FDTD
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    gprMax是一款基于FDTD算法的开源软件,专注于为探地雷达提供精确的电磁波传播模拟,助力地质勘探和地下结构分析。 gprMax 是一款开源软件,用于模拟电磁波传播。它采用有限差分时域(FDTD)方法在三维空间内求解麦克斯韦方程组,并专门设计来对探地雷达(GPR)进行建模,但也可以应用于多种其他电磁波传播场景的仿真。 gprMax 当前主要使用 Python 编写,其中性能至关重要的部分则以 C++ 实现。它包含基于 CPU 的并行化求解器以及采用 CUDA 并发编程模型编写的 GPU 求解器。 如果您在研究或项目中使用了 gprMax,并发布了相关成果,请引用以下文献: Warren, C., Giannopoulos, A. and Giannakis I. (2016). gprMax: Open-source software for simulating ground penetrating radar electromagnetic wave propagation. 详情请参考我们网站上的“出版物”部分。
  • 技术应研究
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    本研究聚焦于探地雷达(GPR)数值模拟技术的应用领域,旨在通过先进的计算机仿真方法,深入探究地下结构和介质特性,为非破坏性检测提供理论和技术支持。 探地雷达是一种先进的高频电磁波勘探技术,它具有无损检测、抗干扰能力强、测量结果直观准确以及高效率等特点。我们建立了用于二维和三维有限差分正演模拟的探地雷达程序,并针对公路路面厚度检测、机场跑道面层脱空检测及隧道衬砌检测等问题进行了数值模拟研究,以探讨其方法的有效性和探测能力。这些研究成果为评估探地雷达技术在无损工程质量检测中的可行性和应用提供了一种直观的认识。
  • WOLFSIM: 宽带光学FDTD器:FDTD仿真-
    优质
    WOLFSIM是一款开源的宽带光学FDTD(有限差分时域)模拟器,专为电磁波仿真设计,适用于科研和教育领域。 WOLFSIM是一款设计简单但功能强大的时域有限差分电磁模拟器,由北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发并维护。它具备以下特点:支持一维、二维或三维周期性结构的模拟;能够处理各向异性的介电常数和电导率材料;可以应对斜入射源问题,并且内置了近场矢量(即全极化)变换功能。 有关WOLFSIM算法的具体详细信息,可以在相关出版物中找到。
  • 矿等FLAC3D
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    FLAC3D是一款专为采矿、土木工程等领域的专业人士设计的三维接触非线性显式弹塑性有限差分分析软件。 采矿行业数值模拟工具可用于采矿模拟、支护模拟以及围岩应力计算等方面。
  • 3D-FDTD全极化三维程序
    优质
    本简介介绍了一种基于3D-FDTD方法开发的全极化地质雷达三维数值模拟程序,用于准确预测和分析地下结构。 《3D-FDTD全极化地质雷达三维数值模拟程序详解》 在地质探测领域,3D-FDTD(三维有限差分时域法)是一种广泛应用于电磁波传播模拟的技术,在全极化地质雷达(Full-Polarimetric Ground Penetrating Radar, GPR)的分析中扮演着重要角色。该方法能够精确计算地下结构对电磁波的影响,为地质勘探提供有力工具。 全极化地质雷达是一种非侵入式地球物理探测技术,通过发射天线发出电磁波,并利用接收天线捕捉反射信号来获取地层信息。这些信号的分析包括幅度、相位和偏振方向等特性,有助于识别地下目标体的形状、大小、位置及材质。 3D-FDTD算法的核心在于,在时间和空间上逐步更新电磁场分布以模拟复杂环境中的波传播情况。在全极化GPR中,该方法不仅考虑了水平与垂直极化的电磁波,还涵盖了偏振角的变化,更全面地反映实际情况。通过不同位置和角度的目标体模拟可获得其独特的极化响应特征,有助于解释雷达图像并推断地下结构。 实际应用中的3D-FDTD正演模拟程序通常包括以下步骤: 1. **模型构建**:根据地质勘查需求建立三维地质模型,设定目标体形状、尺寸及地层电导率和介电常数等参数。 2. **网格划分**:将模型划分为小立方体单元,边长决定分辨率与计算量之间的平衡。 3. **初始化电磁场**:设置发射天线的初始电磁场分布,并确定边界条件以避免反射干扰结果。 4. **时间步进计算**:根据FDTD公式在每个时间步骤内更新电场和磁场值直至达到预定模拟时长。 5. **数据记录与处理**:记录接收端信号并进行后处理,提取极化参数形成雷达图像。 6. **结果分析**:对比不同角度位置的目标体响应特征以解析地下结构,并为地质解释提供依据。 通过深入理解3D-FDTD全极化地质雷达三维数值模拟程序,我们可以更好地利用这一技术解决勘探难题、提高探测精度并减少误判风险。随着计算能力提升和算法优化,未来该方法将更加高效且精确地服务于地质学研究与工程应用。
  • 分析
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    《电磁波传播的模拟分析》一书专注于研究电磁波在不同介质中的传输特性及规律,通过建立数学模型与计算机仿真技术来预测和优化无线通信系统的性能。 该文件使用了Matlab编程语言,针对电磁波的传播特性,在二维空间中通过编程方式实现了电磁波的传播,并演示了其传播过程。
  • 动画
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    本项目通过动画形式直观展示电磁波在不同介质中的传播特性与规律,旨在帮助学习者深入理解电磁波理论知识。 电磁波传播模拟包括TM波和TE波的分析以及雷达波的研究。
  • FortranCSAMTFDTD正演代码
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    本项目提供了一套基于Fortran语言实现的一维时域有限差分法(FDTD)电磁波瞬变响应模拟程序,用于CSAMT方法的正向建模。 Fortran 源代码实现了电磁波CSAMT一维有限差分(FDTD)正演模拟,并且可以运行,包含了Hankel系数。
  • GPRMax多相随机介质三维及仿真
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    本研究利用GPRMax软件进行多相随机介质中的探地雷达(GPR)三维建模与仿真,探讨不同地质条件下的电磁波传播特性。 此资源是关于使用GPRMax进行多相随机介质探地雷达三维建模与模拟的博文相关文件,包含GPRMax模拟所需的in文件、材料文件以及hdf5文件,并且还有模拟结果out文件、vti文件以及模型图和探地雷达结果图的png文件。
  • 效果仿真
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    本研究聚焦于雷达系统中的电磁波传播特性,通过构建高精度仿真模型来预测和分析不同环境条件下的信号传输效果。 AREPS 电波传播效应分析软件可以处理非平坦球面反射、大气不均匀条件下的折射以及非标准传播等情况。