[发明专利]一种海洋声场全波解的获取方法在审

专利信息
申请号: 201910585496.6 申请日: 2019-07-01
公开(公告)号: CN110285876A 公开(公告)日: 2019-09-27
发明(设计)人: 孟路稳;黎松;韩超 申请(专利权)人: 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院
主分类号: G01H3/00 分类号: G01H3/00
代理公司: 中国兵器工业集团公司专利中心 11011 代理人: 刘瑞东
地址: 100071 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 声场 海洋 全波 高阶空间 空间节点 声场计算 水声物理 梯度信息 重构波场 场分析 粗网格 大尺度 偏导数 散射 混响
【权利要求书】:

1.一种海洋声场全波解的获取方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤一:设置仿真初始条件,所述初始条件包括声源、介质类型、边界条件、空间步长、时间步长以及仿真时长;

步骤二:将波动方程在时间维进行离散化;

步骤三:将场量的时间偏导数转换为位移分量的高阶空间偏导数;

步骤四:将位移分量的高阶空间偏导数用位移分量及其梯度的线性组合表示;

步骤五:更新空间各处的位移分量及其梯度值;

步骤六:将步骤五中位移分量及其梯度值作为初值,重复步骤二至步骤五,在声场被更新以及边界条件得到满足后,输出当前各波场分量的值,如此迭代,达到仿真时长后,迭代计算停止。

2.如权利要求1所述的一种海洋声场全波解的获取方法,其特征在于,所述步骤二中将波动方程在时间维进行离散化具体步骤为,

二维均匀各向同性弹性介质中波动方程表示为:

式中ux、uz为质点在坐标系中x、z正方向上的位移分量;σij(i,j=x,z)为应力分量,包括正应力和切应力;λ和μ为弹性介质的拉梅系数;ρ为弹性介质的密度;

为给出求解海洋声场全波解的快速获取方法,定义如下记号:

利用泰勒公式求出U、V在第n+1时间层的近似表达式,即:

其中(i,k)表示空间离散网格点,Δt为所述步骤一中设置的时间步长。

3.如权利要求2所述的一种海洋声场全波解的获取方法,其特征在于,所述步骤三中将场量的时间偏导数转换为位移分量的高阶空间偏导数具体步骤为,借助波动方程(1),将式(3)中的W和的各分量用ux、uz的空间偏导数表示:

4.如权利要求3所述的一种海洋声场全波解的获取方法,其特征在于,所述步骤四中将位移分量的高阶空间偏导数用位移分量及其梯度的线性组合表示包括,将空间网格点(i,k)周围8个网格点处的位移分量ux、uz和位移梯度分量在空间维上进行泰勒展开,联立各泰勒展开式,进而用位移分量和梯度分量的线性组合来表示网格点(i,k)处的各阶偏导数:

其中Δx、Δz分别为所述步骤一中设置的x和z方向上的空间步长,n为时间序列。

5.如权利要求4所述的一种海洋声场全波解的获取方法,其特征在于,所述步骤五中更新空间各处的位移分量及其梯度值包括,联合步骤三和步骤四中的方程,带入步骤二中的公式(3),并根据步骤一中设置的初始条件,求出第n+1时刻的变量和

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