声~海底反射条件下水下薄壳结构声相互作用的FEM-BEM分析

文摘   2025-01-21 21:01   江苏  



摘要


本文介绍了一种模拟海底反射声壳相互作用的新方法。采用Kirchhoff - Love壳单元对薄壳结构进行了振动分析。采用半空间基本解的边界元法模拟了与海底反射有关的外部声场。然后将有限元法和边界元法相结合,在等几何分析的背景下模拟了声波与壳体振动的相互作用。最后,针对耦合系统,提出了快速多极子方法,提高了计算速度,减少了存储空间。数值算例验证了该算法的准确性。

研究亮点


结论


本文提出了一种考虑海底反射影响的水下薄壳结构声波传播与振动相互作用分析算法。将有限元法和边界元法相结合进行求解壳体振动和外部声场分别。为了考虑海床反射的影响,边界元法采用半空间基本解。在等几何框架内,采用Catmull-Clark细分曲面进行几何建模,并采用相同的几何建模基函数对耦合系统的物理场进行离散化。等几何分析的使用保持几何精度,减少网格负担,并产生高阶连续场,使使用Kirchhoff-Love壳理论成为可能。此外,还设计了快速多极展开,以加快仿真速度并减少内存存储。今后,海底反射系数的不确定性对声壳相互作用系统的影响值得进行随机分析研究。此外,我们将努力推导复杂海床系数对应的解析解,并进行实验进一步验证数值模型。

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