Chebyshev谱方法在声散射数值计算中的应用

基于声学边界元基本理论,并结合Chebyshev谱方法进行了声散射数值计算研究.采用2阶边界单元,谱点离散选用不包含边界的CG(Chebyshev-Gauss)配点法,克服了传统边界元在表面单元节点处出现的法向及法向导数不连续的现象;应用CHIEF(Combined Helmholtz Integral Equation Fomulation)方法进行了数值非唯一性处理,提高了计算的精度.与传统边界元方法进行了精度和效率的对比分析,证明该方法具有计算快速、精度高的特点.

声学边界元数值非唯一性问题的研究

边界元法是解决声散射相关问题的一种重要方法,其缺点在于计算过程中存在特征频率数值非唯一性。针对上述问题,文中将声学边界理论与CHIEF方法结合,通过SYSNOISE软件分别对刚性球体和正方体两种常见数值模型的声散射数据进行计算分析,探究声波入射刚性球体、正方体时声场分布规律。研究结果表明,声波入射的球体反方向散射声场较弱,自由场为主导,声波绕过球体。伴随频率的增加,背部散射波逐渐增强,与入射声波发生干扰,且振动相位相反,导致球背面形成明显的声场阴影区。该分析验证了适当选取CHIEF点可以有效地解决声学边界元数值非唯一性问题,降低边界元计算的复杂性,提高计算精度和效率,为准确计算声散射相关问题提供了理论支撑,在大型复杂结构如航空器、船舶等声散射预测领域得到有效应用。