Comsol有限元软件在大型水下目标声学仿真上的应用

发布时间：2021-01-17 09:59

　　针对现有有限元分析软件在大型水下目标多物理场耦合问题处理上复杂度高、操作不便等问题,提出基于Comsol有限元仿真软件对于大型三维目标的仿真应用方案。推导其特有的间断伽辽金算法在Lax-Friedrichs通量下针对波动方程的空间离散方程,并结合非定长时间显式4阶龙格-库塔法计算水声目标仿真。与解析解对比验证了Comsol求解水声目标在处理多物理场耦合问题的有效性。仿真三维潜艇模型的水下散射声场。通过和传统有限元方法对比,验证了该方法在计算大型目标声散射时的高效性,为Comsol在水声领域的应用提供了有效借鉴。 

【文章来源】：计算机应用与软件. 2020,37(08)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

维度选择

物理场选择阶段,Comsol提供间断伽辽金算法专用接口,“压力声学,时域显式”接口,用于求解包含多个波长的大型瞬态线性声学问题,适用于对任意瞬态源和物理场进行瞬态仿真。接口基于间断伽辽金法(dG-FEM),使用时域显式求解器。Comsol可以建立广泛的三维模型,而且设置了与CAD连接的通用接口,可以实现从CAD至FEM的数据衔接。Comsol自带的模型开发器可以让没有软件使用经验的用户迅速掌握仿真步骤,其开发窗口如图2所示。按照其给定步骤操作,只需简单设置参数就可以完成复杂的数值仿真过程。

作为间断伽辽金法在实际应用中的代表,Comsol建立了高效的间断伽辽金算法,其计算模块如图3所示,其时域显式模块利用间断伽辽金算法处理大型三维声散射问题,使建模计算方便快捷。为了验证间断伽辽金法对于目标声场散射计算的有效性,先建立简单声呐目标模型。Comsol分析软件自带优质的几何构建以及网络剖分模块,建立半径为0.25 m的刚性球体,并对其进行网络剖分,剖分面元采用三角形面元,完整网格包含17 141个域单元、2 716个边界元和252个边单元,其图形构建界面如图4所示。


本文编号：2982654