有限元-边界元的水下双层圆柱壳声辐射预报研究(4)_毕业论文

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有限元-边界元的水下双层圆柱壳声辐射预报研究(4)

射得出。Cremers 和 Fyfe[16,17]通过研究将 Astley-Leis 单元推广至任意的阶数,明确 地将形函数和几何影射分开进行研究。总的来说,Astley-Leis 单元进一步发展了 Bettess 单元,不仅规避了不确定积分,同时也减少了实际问题中所需的人工干预, 方便了在无限方向上实现二阶甚至更高阶插值,所付出的代价便是使刚度矩阵失去 对称性。1994 年,Burnett[18]通过引入多级展开理论的方式,在有限的椭球面上用有 限元法进行处理,在无限方向上用一维无限元法处理。1998 年,Burnett[19,20]又将该 理论进一步推广到了扁圆形的椭球以及一般椭球的声辐射问题当中。和球坐标系相 比,Burnett 元的创新体现在以下几个方面:第一,在保证了无限元的高阶近似的基 础之上,在理论上拓展了研究形函数构建的空间;第二,大幅度减少了用来填充结 构网格和无限元网格间流体的有限元网格的数量;第三,降低了系统矩阵在计算的 过程中所需要的成本。 在国内,学者们对于声学无限元法理论研究的重视正在逐年增加,关于声学无限元 法的理论研究在国内的起步较晚,但声学无限元法在有关声辐射的研究中的应用在 逐年增多[21,22]。

(三)边界元法 边界元法同样称之为边界积分方程法,边界元法通过构造插值函数和离散的过

程,利用格林第二定理将场问题的控制方程转化为边界上的积分方程,进而离散为 维数较低的矩阵方程进行求解。目前有以下几种边界元法应用比较广泛:间接边界 元法(Indirect BEM)、直接边界元法(Direct BEM)、子结构边界元法(Substructure BEM)、双重边界元法(Dual BEM)以及快速多级子边界元法(Fast Multipole BEM) 等。

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