三维抛物方程法计算声矢量场的高效应用

本文主要探讨了声矢量场的抛物方程计算方法，发表于2009年的哈尔滨工程大学学报第30卷第7期。作者马树青、任群言、朴胜春和杨士莪在国防科技重点实验室背景下，针对声场声压的计算提出了一种有效的技术手段。他们利用抛物方程方法，这是一种广泛应用于声场分析的数值模拟技术，尤其适用于解决复杂海洋环境下的声波传播问题。 抛物方程方法的核心在于，通过尤拉公式（Euler formula），将声矢量场的参数求解转化为一个数学表达式，从而简化了声场压力的计算过程。这种方法不仅能够提供精确的声压分布，而且还能进一步计算出声场质点的振速，这是通过差分方法实现的，即通过数值逼近来近似连续函数的局部性质。 论文详细介绍了三维抛物方程理论，这是一种基于波动理论的数值分析工具，它能够处理空间三维的声波传播问题，包括声波的反射、折射和散射等现象。此外，文中还提及了FOR3D程序算法，这是一个专门设计用于处理抛物方程问题的计算机程序，它能有效地模拟和优化计算过程，提高效率。 为了验证抛物方程方法的有效性和准确性，研究者对PEKERIS问题（可能指的是声学中的某特定边界条件或实验场景）、单层海洋环境以及ASA基准楔形模型环境下的声矢量场进行了仿真模拟。结果显示，这种方法在处理这些复杂海洋环境下的声场时表现出优异的性能，能够快速且简便地求解声场特性，并且适用于计算声矢量场的各种参数，如声压、速度和方向等。 这篇论文不仅提供了抛物方程方法在声矢量场计算中的应用策略，还展示了其在实际海洋声学问题中的实用价值。这对于海洋工程、声纳系统设计以及环境噪声控制等领域具有重要意义，有助于提升声场分析的精度和效率。