基于拋物方程方法的聲場快速計算方法研究.pdf

1、自上世紀(jì)70年代拋物方程方法進(jìn)入水聲學(xué)領(lǐng)域以來，經(jīng)過30多年的發(fā)展，拋物方程方法以其高效的計算效率和精確的計算精度成為了水聲領(lǐng)域科學(xué)研究與工程應(yīng)用的重要手段。然而，隨著科學(xué)研究與工程技術(shù)的不斷發(fā)展，拋物方程方法的計算效率已經(jīng)變得越來越難以滿足學(xué)者們以及工程人員的實際需求。
　　本文主要內(nèi)容是對拋物方程方法快速計算方法的研究。研究內(nèi)容有利于拋物方程方法在科學(xué)研究和工程應(yīng)用的推廣。
　　為了提高拋物方程方法的計算效率，本文對以下

2、三個方面做了研究：
　　1、將完全匹配層方法應(yīng)用于彈性拋物方程模型。相比于人工吸收層方法，完全匹配層方法可以更加高效的截斷無限遠(yuǎn)邊界，模擬無窮遠(yuǎn)輻射條件。數(shù)值仿真結(jié)果表明，在保證計算精度一致的情況下，完全匹配層的厚度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸收層，可以有效地提高聲場計算速度。
　　2、研究了非均勻網(wǎng)格拋物方程聲場計算模型，在深度方向上介質(zhì)參數(shù)變化緩慢的區(qū)域采用大間距網(wǎng)格離散，在介質(zhì)參數(shù)變化劇烈的區(qū)域采用細(xì)小間距網(wǎng)格離散，通過減小網(wǎng)格密度來

3、實現(xiàn)拋物方程方法的快速計算。仿真結(jié)果表明，非均勻網(wǎng)格拋物方程聲場計算模型在減少深度方向離散網(wǎng)格密度的同時可以保持較高的計算精度。
　　3、將并行計算相關(guān)技術(shù)引入到拋物方程方法中，通過對三對角線性方程組的并行求解實現(xiàn)流體拋物方程聲場計算模型的并行計算，通過單程序多數(shù)據(jù)流的并行編程模型實現(xiàn)寬頻下的彈性拋物方程聲場計算模型的并行計算。以增加硬件開銷來實現(xiàn)拋物方程方法的快速計算。通過多組聲場數(shù)值模擬實驗證明了拋物方程聲場計算模型的并行計算