基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法技术

技术编号:43972110 阅读:12 留言:0更新日期:2025-01-10 20:00
本发明专利技术公开了基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,通过在重叠有限单元中生成虚节点,在每个场节点的局部分析域内分配一组2次完备移位多项式基函数构造局部场近似,与重叠有限单元的单位分解函数相乘,构造高阶重叠有限单元近似函数;使用人工边界对无限的流体域进行截断,并引入Dirichlet‑to‑Neumann映射技术实现无反射边界条件。对于中低频段的水下目标声散射问题,建立了弹性目标声散射的重叠有限元数值计算模型。本发明专利技术使用标准低阶有限元网格实现高阶场变量近似,有效抑制了数值色散误差和数值各向异性,能够准确预报无限水域中弹性目标的中低频声散射场。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水下目标声散射预报领域,具体涉及使用先进的重叠有限元法对水下目标的中低频声散射场进行预报的方法。


技术介绍

1、水下声目标的散射回波是主动声呐获取信息的来源,并且,散射声场蕴含了许多的目标物特征信息,例如材料属性和几何尺寸等。因此,实现水下目标声散射特性的精确预报,在海洋环境监测、渔业以及军事应用等多个领域都具有重要价值。

2、传统有限元法由于具备相对完备的数学理论基础,并且受益于商业软件的良好的可操作性,是当前处理实际工程应用时最常用的方法。然而,在处理声学问题时,传统低阶有限元法存在显著的数值色散误差,使得有限元模型的数值精度随着计算频率的升高而急剧下降。并且,传统低阶有限元数值解还存在显著的数值各向异性,即有限元模型的计算精度在不同的声波传播角度上具有显著差异。

3、为了解决上述问题,本专利技术提出一种基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,以使用低阶传统有限元网格实现高阶场变量近似,准确预报无限水域中弹性目标的中低频声散射场。


技术实现思路>

1、针对现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,其特征在于,所述步骤S2中频段为入射波的最高频率;

3.如权利要求2所述的基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,其特征在于,所述步骤S2中确定重叠有限单元的离散尺寸的具体方法如下:

4.如权利要求1所述的基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,其特征在于,所述步骤S5中构建基于重叠有限单元的单元形状函数具有包括以下步骤:

5.如权利要求4所述的基于重叠有限元法的水下目...

【技术特征摘要】

1.基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,其特征在于,所述步骤s2中频段为入射波的最高频率;

3.如权利要求2所述的基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,其特征在于,所述步骤s2中确定重叠有限单元的离散尺寸的具体方法如下:

4.如权利要求1所述的基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,其特征在于,所述步骤s5中构建基于重叠有限单元的单元形状函数具有包括以下步骤:

5.如权利要求4所述的基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,其特征在于,所述步骤s51中,在重叠有限元法中,节点i的局部场近似ψi(x):

6.如权利要求5所述的基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,其特征在于,所述步骤s52中,对每个场节分配一组2次完备移位多项式基函数构造局部场近似,并对其采用单元尺寸进行归一化操作,即:

7.如权利要求6所述的基于重叠有限元法的水下目标中低频声散射场预报方法,...

【专利技术属性】
技术研发人员:桂强柴应彬蒋志龙李威
申请(专利权)人:华中科技大学
类型:发明
国别省市:

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