×

多重波在系综平均颗粒材料中传播的证明。 (英语) Zbl 1472.74106号

有效介质理论旨在用几个重要的宏观参数来描述复杂的非均匀材料。为了描述波在非均匀材料中的传播,最关键的参数是有效波数由于这个原因,有许多关于如何计算单个有效波数的已发表研究。这里,我们提供了一个证据没有存在唯一的有效波数;相反,这样的(复数)波数是无限的。我们表明,在大多数参数范围内,只有少数有效波数对波场有重要贡献。然而,为了准确计算反射和透射系数,需要大量(高度衰减的)有效波。为了清楚起见,我们给出了二维材料(在半空间上)填充随机分布圆柱形夹杂物时标量(声波)波的结果。我们通过对所有可能的非均匀性进行系综平均来计算有效介质。该证明基于Wiener-Hopf技术的应用,不假设波长、粒子边界条件/尺寸或体积分数。该技术提供了一个简单的反射系数公式,可以明确地计算单极散射体的反射系数。我们将结果与另一种数值匹配方法进行了比较。

理学硕士:

74J10型 固体力学中的体波
2005年9月35日 拉普拉斯算子、亥姆霍兹方程(约化波动方程)、泊松方程
74E30型 复合材料和混合物特性
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Pinfield VJ,Challis RE,2013年,单一实现固体矩阵中球形散射体位置的相干反射场的出现。J.Phys:Conf.Ser。457, 012009. (doi:10.1088/1742-6596/457/1/012009)·doi:10.1088/1742-6596/457/1/012009
[2] Mishchenko MI,Travis LD,Lacis AA.2006粒子对光的多重散射:辐射传输和相干后向散射。英国剑桥:剑桥大学出版社。
[3] Mishchenko MI等人,2016年,离散和离散非均匀随机介质电磁散射的第一原理建模。物理学。代表632,1-75。(doi:10.1016/j.physre.2016.04.002)·doi:10.1016/j.physrep.2016.04.002
[4] Tsang L,Ishimaru A.1987密集非均匀介质中矢量电磁传播的辐射波方程。J.电机。波浪应用程序。第1页,第59-72页。(doi:10.1163/156939387X00090)·doi:10.1163/156939387X00090
[5] Tsang L,Chen CT,Chang ATC,Guo J,Ding KH.2000基于准晶近似的致密介质辐射传输理论及其在被动微波雪遥感中的应用。无线电科学。35, 731-749. (doi:10.1029/1999RS002270)·doi:10.1029/1999RS002270
[6] 折叠LL。1945年波浪的多次散射。随机分布散射体各向同性散射的一般理论。物理学。修订版67,107。(doi:10.1103/PhysRev.67.107)·Zbl 0061.47304号 ·doi:10.1103/PhysRev.67.107
[7] Lax M.1951波浪多次散射。修订版Mod。物理学。23, 287-310. (doi:10.1103/RevModPhys.23.287)·Zbl 0045.13406号 ·doi:10.1103/RevModPhys.23.287
[8] Fikioris JG,Waterman PC,1964波的多次散射。二、 '标量情况下的孔修正。数学杂志。物理学。5, 1413-1420. (doi:10.1063/1.1704077)·兹伯利0138.46503 ·数字对象标识代码:10.1063/1.1704077
[9] Tsang L,日本香港。1983年密集分布电介质散射体半空间的电磁波散射。无线电科学。18, 1260-1272. (doi:10.1029/RS018i006p01260)·doi:10.1029/RS018i006p01260
[10] Tishkovets副总裁,Petrova EV,Mishchenko MI。2011年粒子群和离散随机介质对电磁波的散射。J.数量。光谱学。辐射。转账112,2095-2127。(doi:10.1016/j.jqsrt.2011.04.010)·doi:10.1016/j.jqsrt.2011.04.010
[11] Linton CM,Martin PA.2005圆柱随机配置的多重散射:有效波数的二阶修正。J.声学。美国南部117、3413。(doi:10.1121/1.1904270)·doi:10.121/11904270
[12] Linton CM,Martin PA,2006年,《多个球体的多重散射:有效波数的劳埃德-伯里公式的新证明》。SIAM J.应用。数学。66, 1649-1668. (doi:10.1137/050636401)·Zbl 1111.76051号 ·数字对象标识代码:10.1137/050636401
[13] Martin PA.2011圆柱随机配置的多重散射:反射、透射和有效界面条件。J.声学。《美国法典》第129卷,1685-1695页。(doi:10.1121/1.3546098)·数字对象标识代码:10.1121/1.3546098
[14] Norris AN,Conoir JM.2011浸没在流体中的圆柱体的多重散射:有效波数的高阶近似。J.声学。《美国法典》第129卷,第104-113页。(doi:10.1121/1.3504711)·数字对象标识代码:10.1121/1.3504711
[15] Gower AL、Smith MJA、Parnell WJ、Abrahams ID,2018多物种材料的反射及其传输的有效波数。程序。R.Soc.A 47420170864。(doi:10.1098/rspa.2017.0864)·Zbl 1402.74049号 ·doi:10.1098/rspa.2017.0864
[16] Conoir JM,Norris AN.2010包含圆柱形散射体随机配置的弹性介质的有效波数和反射系数。波浪运动47183-197。(doi:10.1016/j.wavemoti.2009.09.004)·Zbl 1231.74223号 ·doi:10.1016/j.wavemoti.2009.09.004
[17] Norris AN,LuppéF,Conoir JM。2012包含球形散射体随机配置的热粘弹性介质的有效波数。J.声学。Soc.Am.131,1113-1120。(doi:10.1121/1.3672690)·数字对象标识代码:10.1121/1.3672690
[18] Gower AL,Parnell WJ,Abrahams ID,2018随机颗粒材料中的多波传播。(http://arxiv.org/abs/quant-ph/1810.10816[物理学])·Zbl 1427.74073号
[19] Crighton DG、Dowling A、Ffowcs-Williams J、Heckl M、Leppington F.1992现代分析声学方法。德国柏林:施普林格。
[20] Lawrie JB,Abrahams ID.2007维纳霍普夫技术的简要历史视角。工程数学杂志。59, 351-358. (doi:10.1007/s10665-007-9195-x)·Zbl 1134.35002号 ·doi:10.1007/s10665-007-9195-x
[21] Noble B.1958基于Wiener-Hopf技术的方法,第67卷。美国数学学会第二版未删节版。纽约州纽约市:佩加蒙出版社·Zbl 0082.32101号
[22] Martin PA,Abrahams ID,Parnell WJ。2015年半无限周期行散射体的一维反射。《波动》58,1-12。(doi:10.1016/j.wavemoti.2015.06.005)·Zbl 1467.35109号 ·doi:10.1016/j.wavemoti.2015.06.005
[23] Norris A,Wickham GR.1995两个平板接合处的声衍射。程序。R.Soc.伦敦。A 451631-655。(doi:10.1098/rspa.1995.0147)·Zbl 0871.73053号 ·doi:10.1098/rspa.1995.0147
[24] Haslinger SG、Movchan NV、Movcan AB、Jones IS、Craster RV。2016控制半无限柏拉图晶体中的弯曲波。(http://arxiv.org/abs/quant-ph/1609.02787[物理学])·Zbl 1458.74078号
[25] Tymis N,Thompson I.2014半无限晶格的散射和布洛赫波的激发。Q.J.机械。申请。数学。67, 469-503. (doi:10.1093/qjmam/hbu014)·Zbl 1302.76162号 ·doi:10.1093/qjmam/hbu014
[26] Haslinger SG、Jones IS、Movchan NV、Movcan AB.2017弹性板半无限人字波导。(http://arxiv.org/abs/quant-ph/1712.01827[物理学])·Zbl 1402.74050号
[27] Albani M,Capolino F.2011由等离子体纳米球制成的半空间超材料上平面波的波动力学:离散Wiener-Hopf公式。JOSA B 282174-2185。(doi:10.1364/JOSAB.28.002174)·doi:10.1364/JOSAB.28.002174
[28] Abrahams ID.1997关于涉及非对易矩阵核分解的Wiener-Hopf问题的解。SIAM J.应用。数学。57, 541-567. (doi:10.1137/S00361399995287673)·Zbl 0903.45002号 ·doi:10.1137/S00361399995287673
[29] Abrahams ID.1996弹性半空间上的波的辐射和散射;非交换矩阵Wiener-Hopf问题。J.机械。物理学。固体44,2125-2154。(doi:10.1016/S0022-5096(96)00064-6)·doi:10.1016/S0022-5096(96)00064-6
[30] Abrahams ID,Wickham GR.1990矩阵核与指数相位因子的广义Wiener-Hopf因子分解。SIAM J.应用。数学。50, 819-838. (doi:10.1137/015047)·Zbl 0704.45005号 ·doi:10.1137/015047
[31] Rogosin S,Mishuris G.2016矩阵函数因式分解的构造方法。IMA J.应用。数学。81, 365-391. (doi:10.1093/imamat/hxv038)·Zbl 1338.15035号 ·doi:10.1093/imamat/hxv038
[32] Kisil A.2018指数因子三角矩阵函数的迭代Wiener-Hopf方法。SIAM J.应用。数学。78, 45-62. (doi:10.1137/17M1136304)·Zbl 1380.65439号 ·doi:10.1137/17M1136304
[33] Abrahams ID 2000 Padé逼近在Wiener-Hopf因式分解中的应用。IMA J.应用。数学。65, 257-281. (doi:10.1093/imamat/65.3.257)·Zbl 0969.65120号 ·doi:10.1093/imat/65.3.257
[34] 1987年,两个平行的半无限屏幕对声音的散射。《波动》9289-300。(doi:10.1016/0165-2125(87)90002-3)·Zbl 0612.73027号 ·doi:10.1016/0165-2125(87)90002-3
[35] Ganesh M,Hawkins SC.2010二维障碍物散射的基于远场的T矩阵方法。ANZIAM J.51,215-230。(doi:10.21914/anziamj.v51i0.2581)·Zbl 1386.76146号 ·doi:10.21914/anziamj.v51i0.2581
[36] Ganesh M,Hawkins SC.2017算法975:TMATROM-A T矩阵降阶模型软件。ACM事务处理。数学。柔和。44, 9:1-9:18. (doi:10.1145/3054945)·Zbl 1484.78006号 ·doi:10.1145/3054945
[37] Mishchenko MI.1991随机定向轴对称粒子的光散射。JOSA A 8,871-882。(doi:10.1364/JOSAA.8.000871)·doi:10.1364/JOSAA.8000871
[38] Mishchenko MI.1993随机定向轴对称粒子大小与波长相当的尺寸-形状分布的光散射。申请。选择。32, 4652-4666. (doi:10.1364/AO.32.004652)·doi:10.1364/AO.32.004652
[39] Waterman PC.1971电磁散射中的对称性、统一性和几何。物理学。修订版D 3,825-839。(doi:10.1103/PhysRevD.3.825)·doi:10.1103/PhysRevD.3.825
[40] Kristensson G.2015随机定位障碍物集合的相干散射-替代积分方程公式。J.数量。光谱学。辐射。转账16497-108。(doi:10.1016/j.jqsrt.2015.06.004)·doi:10.1016/j.jqsrt.2015.06.004
[41] 布莱斯坦N,汉德尔斯曼RA。1986积分的渐近展开。纽约州纽约市:Courier Corporation·Zbl 0327.41027号
[42] Gokhberg IC,Krein MG.1960半线上的积分方程组,其核取决于参数的差异。Uspekhi matematicheskikh nauk(俄罗斯数学调查)14,217-287·Zbl 0098.07501号
[43] Martin PA,Maurel A.2008圆柱体随机配置的多重散射:无闭合假设的弱散射。波浪运动45865-880。(doi:10.1016/j.wavemoti.2008.03.004)·Zbl 1231.74228号 ·doi:10.1016/j.wavemoti.2008.03.004
[44] Parnell WJ,Abrahams ID,2010多点散射,用于确定非均匀板的有效波数和有效材料特性。波随机复合介质20678-701。(doi:10.1080/17455030.20100.510858)·Zbl 1267.74068号 ·doi:10.1080/1745030.2010.510858
[45] Parnell WJ,Abrahams ID,Brazier-Smith PR.2010复合半空间的有效性质:探索均匀化和多重散射理论之间的关系。Q.J.机械。申请。数学。63, 145-175. (doi:10.1093/qjmam/hbq002)·Zbl 1273.74415号 ·doi:10.1093/qjmam/hbq002
[46] Gower AL.2019 EffectiveWaves.jl:计算异质材料中系综平均波的软件包。请参见https://github.com/arturgower/EffectiveWaves.jl/tree/v0.2.1。
[47] Roncen R、Fellah ZEA、Simon F、Piot E、Fellah-M、Ogam E、Depollier C。2018使用第一界面反射波对刚性多孔材料进行超声波表征的贝叶斯推断。J.声学。《美国法典》第144卷,第210-221页。(doi:10.1121/1.5044423)·doi:10.1121/1.5044423
[48] Gower AL、Gower RM、Deakin J、Parnell WJ、Abrahams ID。2018近地表后向散射颗粒随机介质表征:预测颗粒大小和浓度的机器学习方法。欧罗普提斯。莱特。122, 54001. (doi:10.1209/0295-5075/122/54001)·doi:10.1209/0295-5075/122/54001
[49] Veitch BH,Abrahams ID,2007关于具有不同特征值的nxn矩阵Wiener-Hopf核的交换因子分解。程序。R.Soc.A 463、613-639。(doi:10.1098/rspa.2006.1780)·Zbl 1139.47016号 ·doi:10.1098/rspa.2006.1780
[50] Martin PA.2006多重散射:时间谐波与N个障碍物的相互作用。英国剑桥:剑桥大学出版社·Zbl 1210.35002号
[51] Gower AL,Deakin J.2019 MultipleScattering.jl:用于模拟、处理和绘制声波多次散射的Julia库。请参见https://github.com/jondea/MultipleScatering.jl。
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。