混合介质电性谱特征的实验与数值模拟研究

由于体极化和表面极化作用同时存在，混合介质电性谱的影响因素一直很难被认识清楚，另外对于低频端的介电增强现象也一直颇有争议。因此混合介质电性谱的研究有着重要科学意义，同时对于谱激电资料处理解释也会有很大帮助。.本研究拟采用实验和数值模拟相结合的方法来分析混合介质电性谱的主要影响因素。首先测量几种不同混合介质的电性谱，然后用数值模拟方法模拟这几种介质的电性谱，验证实验结果；进而分析混合介质各组分电性参数和几何参数对混合介质电性谱的影响情况。另外，数值模拟方法的优势在于它能模拟更为复杂的介质，方便地改变模型参数，这样我们可以更好地认识混合介质各组分电性参数和几何参数对电性谱的影响规律。最后，拟通过模拟含膜结构的混合介质，揭示低频端介电增强现象的物理机理。

按照项目设计，完成了如下工作：.（1）收集、整理国内外有关参考文献100多篇，对混合介质的等效介电常数和电导率的频散问题进行了广泛调研，总结其变化规律和主要影响因素以及可能存在的其他潜在问题。.（2）采用有限差分方法实现混合介质的等效介电常数和电导率的模拟。..<1>对于周期结构的混合介质，可将模型简化为单元模型；采用Matlab编程建立混合介质的三维数值模型，实现模型的显示和网格划分，生成网格数据；采用Fortran 编程实现三维有限差分方法求解混合介质内部的电场分布，进而提取不同频率下的等效介电常数和电导率。..<2>模拟过程利用准静态假设条件简化计算过程。对于周期结构介质，边界条件采用周期边界条件。计算简单模型的等效介电常数和电导率，获得其频散曲线。..<3>通过与经典解析公式（如：Maxwell-Garnett公式，Wagner公式，Haina公式）计算结果进行对比，验证数值模拟结果的有效性和精确性。..<4> 采用数值模拟方法对一般混合介质（不含精细结构）模型的等效电性参数进行分析，研究混合介质各组分电性参数和几何参数与电性谱特征之间的关系。..<5> 对含有精细结构（膜层）的混合介质进行数值模拟，研究低频域介电增强幅度和膜参数之间的关系。..<6> 探索孔隙度、孔隙形态、孔隙连通性、孔喉尺寸等参数对孔隙介质电性谱的影响。