針對現(xiàn)有有限元分析軟件在大型水下目標(biāo)多物理場耦合問題處理上復(fù)雜度高、操作不便等問題,提出基于Comsol有限元仿真軟件對于大型三維目標(biāo)的仿真應(yīng)用方案。推導(dǎo)其特有的間斷伽遼金算法在Lax-Friedrichs通量下針對波動方程的空間離散方程,并結(jié)合非定長時間顯式4階龍格-庫塔法計算水聲目標(biāo)仿真。與解析解對比驗證了Comsol求解水聲目標(biāo)在處理多物理場耦合問題的有效性。仿真三維潛艇模型的水下散射聲場。通過和傳統(tǒng)有限元方法對比,驗證了該方法在計算大型目標(biāo)聲散射時的高效性,為Comsol在水聲領(lǐng)域的應(yīng)用提供了有效借鑒。 

【文章來源】：計算機應(yīng)用與軟件. 2020,37(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

維度選擇

物理場選擇階段,Comsol提供間斷伽遼金算法專用接口,“壓力聲學(xué),時域顯式”接口,用于求解包含多個波長的大型瞬態(tài)線性聲學(xué)問題,適用于對任意瞬態(tài)源和物理場進行瞬態(tài)仿真。接口基于間斷伽遼金法(dG-FEM),使用時域顯式求解器。Comsol可以建立廣泛的三維模型,而且設(shè)置了與CAD連接的通用接口,可以實現(xiàn)從CAD至FEM的數(shù)據(jù)銜接。Comsol自帶的模型開發(fā)器可以讓沒有軟件使用經(jīng)驗的用戶迅速掌握仿真步驟,其開發(fā)窗口如圖2所示。按照其給定步驟操作,只需簡單設(shè)置參數(shù)就可以完成復(fù)雜的數(shù)值仿真過程。

作為間斷伽遼金法在實際應(yīng)用中的代表,Comsol建立了高效的間斷伽遼金算法,其計算模塊如圖3所示,其時域顯式模塊利用間斷伽遼金算法處理大型三維聲散射問題,使建模計算方便快捷。為了驗證間斷伽遼金法對于目標(biāo)聲場散射計算的有效性,先建立簡單聲吶目標(biāo)模型。Comsol分析軟件自帶優(yōu)質(zhì)的幾何構(gòu)建以及網(wǎng)絡(luò)剖分模塊,建立半徑為0.25 m的剛性球體,并對其進行網(wǎng)絡(luò)剖分,剖分面元采用三角形面元,完整網(wǎng)格包含17 141個域單元、2 716個邊界元和252個邊單元,其圖形構(gòu)建界面如圖4所示。


本文編號：2982654