COMSOL Multiphysics在水下物体散射声场建模仿真中的应用
Veröffentlicht in 2025
本文介绍COMSOL Multiphysics在水下物体散射声场建模仿真中的应用，具体工作包括：（1）应用压力声学(pressure acoustics，PA)、声学边界元（pressure acoustics boundary element，PABE）、高频渐近散射（pressure acoustics asymptotic scattering，PAAS）三种方法计算刚性球的散射形态函数和目标强度并同Rayleigh理论解作对比，初步探讨了在做声散射建模仿真时这三种方法的适用范围；（2）将PAAS方法计算的散射形态函数与浅海声传播的简正波公式联立得到了Pekeris波导刚性球的反向散射声场分布，其传播损失（transmission loss）的距离变化曲线展示了与公开文献中经典参考解的传播损失曲线的良好一致性；（3）采用FEM-BEM混合建模思路代替直接FEM建模计算了弹性实体球的散射指向性，与Rayleigh理论解的结果对比表明FEM-BEM混合建模思路可以大量节省计算自由度、提高计算效率；（4）联合Kirchhoff近似公式和COMSOL Multiphysics几何节点的投影功能，实现了对水下规则外形物体（如长球、有限长圆柱）的前向散射声场的快速计算，这种思路可以弥补当前PAAS方法在水下物体前向散射声场计算方面的“瑕疵”。以上仿真结果和对比分析表明，COMSOL Multiphysics的声学模块在水下物体的散射声场建模方面展现了独特优势，后续值得在浅海复杂物体的散射声场快速预报方面进一步挖掘更大的潜力。
