水下运动气泡声散射的拉格朗日-等效源耦合算法及特性研究

基本信息
批准号:51809208
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:23.00
负责人:张咏鸥
学科分类:
依托单位:武汉理工大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张冠军,赵小仨,杜浩,桑腾蛟,薛继阳,王明玉
关键词:
拉格朗日方法计算声学运动气泡移动边界声散射
结项摘要

The acoustic scattering of underwater bubbles plays an important role in marine resources exploration, target location, acoustics measurement, etc. The complex two-phase flow and moving boundary result in the lack of means to solve the acoustic field, which limits the exploration of relevant characteristics and mechanisms. It is of great scientific significance and application value to study the computational acoustic method of this problem. The present project is intended to refer to the previous research results, using the Lagrangian feature to naturally capture the advantages of the two-phase interface, combined with the equivalent source method for rapid sound field calculations, for two-phase mobile acoustics The boundary problem establishes a Lagrangian-equivalent source hybrid calculation method, and constructs a self-adaptive equivalent source distribution strategy for the deformation movement boundary. Finally, systematically establishes the acoustic scattering properties of single motion bubbles and bubble groups under various flow conditions. The algorithm is validated by an aechoic tank test and a classical theoretical model, and the errors and applicable ranges of the model and algorithm are discussed. This project will expand the application of Lagrange's computational acoustics, establish the basis for the sound field solution under complex two-phase moving boundary conditions, and explore the acoustic scattering characteristics and mechanism of underwater motion bubbles in different environments.

水下运动气泡的声散射对海洋资源探测、目标定位、声学测量等具有重要影响,而复杂的两相流动和移动边界导致声场求解困难,限制了相关特性和机理的探究,因而针对该问题的计算声学方法展开研究具有重要的科学意义和应用价值。本项目在申请者前期研究成果基础上,利用拉格朗日方法能够自然捕捉两相界面的优势,结合高效的等效源声学计算方法,针对两相移动声学边界问题建立拉格朗日-等效源混合计算方法,并构建变形移动边界的自适应等效源点分布策略,最终系统地建立多种流场条件下单运动气泡和气泡群的声散射特性粒子算法,同时通过消声水池试验和经典理论模型进行验证,探讨模型和算法的误差及适用范围。本项目研究将拓展拉格朗日计算声学的应用范畴,建立复杂两相移动边界条件下声场求解基础,探究水下运动气泡在不同环境下的声散射特性和机理。

项目摘要

水下运动气泡的声散射对海洋资源探测、目标定位、声学测量等具有重要影响,而复杂的两相流动和移动边界导致声场求解困难,限制了相关特性和机理的探究,因而针对该问题的计算声学方法展开研究具有重要的科学意义和应用价值。本项目在申请者前期研究成果基础上,利用拉格朗日方法能够自然捕捉两相界面的优势,结合高效的等效源声学计算方法,针对两相移动声学边界问题建立了拉格朗日-等效源混合计算方法,并构建了变形移动边界的自适应等效源点分布策略,最终系统地建立了多种流场条件下单运动气泡和气泡群的声散射特性粒子算法,同时通过搭建的水下声学测试系统和经典理论模型进行验证,探讨了模型和算法的误差及适用范围。成果方面,团队成员基于上述研究内容,发表了学术论文6篇,其中SCI收录论文3篇,依托项目培养了1名毕业硕士研究生,9名在读硕士研究生。项目负责人作为分会场主席主持了粒子法国际会议并参加了海洋声学国际会议,促进了项目组成员的学术交流。综上所述,本项目研究拓展了拉格朗日计算声学的应用范畴,建立了复杂两相移动边界条件下声场求解基础,探究了水下运动气泡在不同环境下的声散射特性和机理,达到了预期目标,并在相关领域培养了科研人才。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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