海洋聲傳播問題的有限元算法研究.pdf

1、以有限元法為代表的數(shù)值計算方法能夠用于不規(guī)則海底粗糙海面邊界和不均勻海水介質(zhì)等復(fù)雜海洋環(huán)境下的聲傳播問題，在水下聲場計算和特性分析方面受到越來越多的關(guān)注。本文從有限元算法求解波動方程的基本理論推導(dǎo)開始，以通用型有限元軟件Comsol Multiphysics5.0中的聲學(xué)模塊為仿真平臺，建立低頻點源聲傳播模型，實現(xiàn)基于有限元算法的聲場計算。
　　本文首先建立流體海底 COMSOL模型，通過比對表明了COMSOL模型有限元結(jié)果的準確

2、性；接著建模仿真彈性海底情況下低頻點源的聲傳播情況，綜合對比分析了剪切波對聲傳播的影響以及傳播過程中出現(xiàn)的界面波現(xiàn)象。實際海洋聲傳播環(huán)境為空間變化的三維環(huán)境，將COMSOL模型推廣到三維理想波導(dǎo)并對傳播特性做了分析。分別對COMSOL軟件在二維和三維模型中的計算效率和計算機硬件消耗做了對比，研究了PML的最佳適用范圍，并通過軟件提供的APP開發(fā)器建立了三維水平理想波導(dǎo)的聲場模型APP應(yīng)用，為以COMSOL為代表的商業(yè)有限元軟件更好地應(yīng)用