Математическое моделирование в геоэлектрике. Часть I. Слоистые модели среды. Юдин В.М - 145 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

145
Фундаментальное решение уравнения Гельмгольца можно представить в
интегральном виде, если воспользоваться интегралом
22
0
0
2
()cos , , ,
kR
d
e
Kpr d zz p k
R
λ
ζλ ζ λ
π
===+
(3.2.4)
частным случаем которого является интеграл (3.1.1.2).
Решение задачи. Учитывая четность потенциала относительно
переменной
ζ
, применим к задаче косинус-преобразование Фурье
((,))
cz
FA
ζ
по этой переменной
0
((,)): (,) (,)cos( ) , 0,
cz z z
FAr Ar Ar d r
ζλζλςζ
== >
Обратное преобразование Фурье запишем в следующем виде:
1
0
2
(, ) ( (, )) (, )cos( )
zcz z
Ar F Ar Ar d
ζ
λλλςλ
π
==
.
В результате этой операции в области изображений придем к задаче
2
2
2
2
2
0
1
0, 0;
11
?
0; 0;
(, )
0; ( , ) 0, .
zz
z
z
zz z
z
z
r
dA dA
pA r
rdr
dr
dA
iA A pA
dr
Ar
Ar r
r
λ
ω
µµσµσ
λ
λ
=










+−=>
=
+≡ =
=→

(3.2.5)
Здесь учтено, что
2
2
2
(, )
(, )
z
cz
Ar
FAr
λ
λ
λ
ζ




=−
.
Примем
0
2
(, ): (, ), :
4
z
Jdz
Ar q Zr q
µ
λµλ
π
π
==
.
Тогда для функции
(, )
Z
r
λ
получим задачу вида (3.2.5) с условиями сопряжения
2
0; / 0.ZpZ
σ




=
=
Общим решением обыкновенного дифференциального уравнения задачи (3.2.5)
является линейная комбинация функций Бесселя мнимого аргумента
(
)
(
)
00
(, ) ( ) ( )
Z
rCIprDKpr
λλ λ
=+
.
Первый слой (скважина). Компоненту
1
(, )
z
Arz
в первом слое
представляют в виде суммы поля диполя в однородной среде
() ()
()
()
()
()
00 0
111 101
0
(, ) , cos( ) , , ,
z
d
Arz q Z r zzdZ r Kpr
µλ λ λ
=−=
свойства которого совпадают со свойствами скважины, и вектор-потенциала
()
()
()
()
()
11
(1)
111 1101
0
(, ) cos( ) , , ( )
z
d
Arz q Z r zzdZ r C Ipr
µλ λ λ λ
=−=
,
Фундаментальное решение уравнения Гельмгольца можно представить в
интегральном виде, если воспользоваться интегралом
                        ∞
                      2                          e−kR
                     π0 ∫ K 0 ( pr )cos λζ d λ =
                                                  R
                                                      , ζ = z − zd , p = k 2 + λ 2 , (3.2.4)

частным случаем которого является интеграл (3.1.1.2).
        Решение задачи. Учитывая четность потенциала относительно
переменной ζ , применим к задаче косинус-преобразование Фурье
Fc ( Az (⋅, ζ )) по этой переменной
                                                         ∞
                      Fc ( Az (r ,ζ )) := Az (r , λ ) = ∫ Az (r , ζ )cos(λς )dζ , r > 0,
                                                          0
Обратное преобразование Фурье запишем в следующем виде:
                                                 ∞
                                               2
               Az (r , ζ ) = Fc ( Az (r, λ )) = ∫ Az (r , λ )cos(λς )d λ .
                               −1
                                                              π   0
В результате этой операции в области изображений придем к задаче
                             
                              d 2 Az 1 dAz
                                   2
                                        +          − p 2 Az = 0, r > 0;
                              dr          r dr
                               1 dA                       −λ 2 ?   1 2 
                                       z
                                            =  0; iω A   +        Az  ≡     p Az  = 0;                 (3.2.5)
                                µ  dr   
                                                  
                                                   
                                                         z
                                                               µσ      
                                                                           µσ      
                              
                               ∂Az (r , λ )
                                                 = 0; Az (r , λ ) → 0, r → ∞.
                                  ∂ r
                                             r =0
Здесь учтено, что
                                           ∂ 2 A (r , λ ) 
                                      Fc        z          = −λ 2 Az (r , λ ) .
                                          
                                               ∂ζ 2       
                                                           
Примем
                                                             Jdz µ0 2
                                   Az (r , λ ) := qµ Z (r , λ ), q := .
                                                               4π π
Тогда для функции Z (r , λ ) получим задачу вида (3.2.5) с условиями сопряжения
                                 Z ′ = 0;  p 2 Z / σ  = 0.
                                                         
Общим решением обыкновенного дифференциального уравнения задачи (3.2.5)
является линейная комбинация функций Бесселя мнимого аргумента
                     Z (r , λ ) = C ( λ ) I0 ( pr ) + D ( λ ) K 0 ( pr ) .
     Первый слой (скважина). Компоненту Az1(r, z) в первом                                                   слое
представляют в виде суммы поля диполя в однородной среде
                              ∞
              Az1 (r , z ) = q ∫ µ1Z1( ) ( λ , r ) cos( z − zd )d λ , Z1( ) ( λ , r ) = K 0 ( p1r ) ,
                ( 0)                  0                                  0

                                      0
свойства которого совпадают со свойствами скважины, и вектор-потенциала
                        ∞
          A (r , z ) = q µ Z ( ) λ r cos( z − z )d λ , Z ( ) λ , r = C (λ ) I p r ,
                                          ( )                               (       )           (       )
                              1                           1
                              ∫0
            (1)
                z1                  1 1                       d         1               1   0       1


                                                         145