基于径向基配点型无网格方法的内部声学问题研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 11次 | 上传用户:xiaoxiao_666
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
内部声学问题的研究对具有腔体结构设备的声学性能设计具有重要的意义。作为求解内部声学问题的重要工具,有限元方法已成功地解决了很多工程声学问题。但是随着计算频率的增加,色散问题将导致有限元误差逐渐增大。无网格方法作为一种新兴的数值方法,克服了传统数值方法对网格的依赖性,具有特殊的性能。基于径向基的配点型无网格方法,具有精度高、编程简单等优点,且研究表明:相对于有限元方法,无网格方法求解声学问题时的色散要小很多,在求解更宽频带的内部声学问题上具有潜在的优势。本文将基于径向基配点型无网格方法引入到内部声学问题的求解中,主要展开了以下的研究工作:  改进了传统的基于径向基函数的配点型无网格方法。径向基函数(radial basis function, RBF)在散乱点插值中表现突出,将其引入到无网格方法中,可以形成高效的数值方法,其中基于径向基配点型无网格方法是其中典型的代表,该方法具有计算精度高、实施简单、不需要积分等优点,已成功地被应用于微分方程的求解中。传统的径向基配点方法可以分为全域型配点型和局部配点型,全域型配点方法精度高,但是对于大规模问题容易出现病态密集矩阵的问题,而局部配点型方法的精度比全域型略低。为了解决这些问题,本文提出了通过改变径向基函数中形状参数的方法来改善这两类方法。  研究了无网格求解内部声学问题时边界条件的处理方法。边界条件处理的好坏直接影响声学问题的求解精度,无网格方法在处理边界条件时有其特殊性。本文考虑无网格算法的特性,针对不同的声学边界条件,分别给出了不同的处理方法。对于Dirichlet边界条件,分别提出了变形参、增加边界配点数目,以及使用高阶附加多项式等方法来改善该类边界条件的误差。对于含有导数的边界条件,引入了Hermite径向基插值方法、虚点法等方法进行处理。针对阻抗边界条件,将结构中的模型修正技术引入到阻抗边界条件的建立中。  研究了数值方法求解内部声学问题时的误差构成,提出了衡量色散问题的标准,并证明了无网格方法在求解内部声学问题中的优势。从理论上分析了有限元方法求声学问题时误差构成,当频率增加时,色散是造成其误差的主要原因。提出了色散问题的衡量标准,研究表明,无网格方法的在求解内部声学问题时的色散要远低于有限元方法,这使得无网格方法具有求解更宽频带范围声学问题的优势。  结合前文给出的边界条件处理方法及误差分析,详细地推导了无网格方法求解内部声学问题时的数值实施方案,并通过算例和实验验证了不同边界条件下,无网格方法求解内部声学问题的有效性。  基于径向基函数的配点型无网格方法具有精度高、实施方便、易于扩展到高维等优点,改进后的无网格方法进一步提升了其性能。将该方法引入到内部声学问题的求解中,不仅体现了无网格方法自身的优势,而且扩展了声学问题的求解频率,具有重要的学术研究价值和工程应用前景。
其他文献
随着科学化、精细化养殖的推广和对食品安全的持续关注,现代畜牧日趋规模化、集约化、科学化。在养羊产业中,羊体体征参数是品种选优的重要判断因素,能够反映羊体生长发育的过程
近年来,随着银杏产业的发展,我国银杏种植面积不断扩大。每年在银杏加工过程中,大量银杏外种皮被当作废弃物丢弃,这不但浪费了宝贵的资源,而且其中的银杏酚酸等有毒成分还会对银杏
松香类施胶剂是最早使用的造纸施胶剂,一直在造纸工业中占据重要地位。阳离子分散松香胶是一种正电性的分散型施胶剂,与皂化松香胶及阴离子分散松香胶相比具有明显优势,适应了国
随着对柴油机性能要求的不断提高,其设计过程涉及到的学科领域也不断增加,如强度、稳定、振动、制造工艺等,需要依靠多个学科领域专家的协调工作,综合考虑各方面的性能,解决不同学
2018年8月31日~9月1日,受南下冷空气的影响,石嘴山市惠农区中南部、平罗县北部普降暴雨和大暴雨,造成贺兰山东麓北段众多沟道发生洪水,对人民财产安全带来了巨大损失,交通、农
聚内烯酸(Polyacrylic acid, PAA)树脂是一种轻度交联的高吸水性高分子聚合物,广泛应用于农林园艺、卫生用品等领域。然而,大于100目(粒径小于150μm)的树脂粉末吸水后容易形
螺旋锥齿轮与一般的齿轮有所不同,具有弯曲的节锥齿线,能够保证在啮合过程中拥有两对以上的轮齿同时参与啮合,具有承载能力大的特点,被广泛应用在高速重载、变速变载的工作场合。
热声制冷机是利用声音能量搬移热量的新型装置。相较与传统的制冷设备,其具有结构简单、运行稳定可靠、寿命长、对环境安全无害等优点。在航空航天、低温电子、超导等领域展现
滚动轴承是造纸机械中最常见的零部件之一,它的运行状态直接影响到纸机的正常的生产。本文分析了滚动轴承典型故障的故障机理,介绍了滚动轴承故障常用的方法。用对振动信号的处
加强软件产品质量控制和提高软件产品生产率的效果,引起了软件管理者和开发者重视软件度量的研究工作。由于面向对象开发不同于基于功能分解和数据流程的传统软件,从而使传统的