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张永欧;斯特凡·卢埃林·史密斯;张涛;李天云

基于粒子的计算声学拉格朗日方法。 （英语） Zbl 1464.76166号

工程分析。已绑定。元素。 108, 459-471 (2019).
小结：尽管欧拉方法是计算声学中的标准方法，但对于移动边界和多相系统（如气泡声学）的问题，它们的效果较差。本文提出了一种拉格朗日方法来模拟运动流体中的声传播，并用基于粒子的方法进行了数值实现。流体动力学方程分为流体颗粒运动的流体动力学方程组和每个流体颗粒对应的声学量的摄动方程组。然后，引入光滑粒子流体力学（SPH）方法和修正光滑粒子（CSP）方法求解拉格朗日形式的摄动方程。采用无网格和时域有限差分混合边界处理技术表示声学边界。最后，概述了在稳态或非稳态流体运动中建模声音传播的应用，处理了一维和二维空间中的许多不同情况。拉格朗日方法与精确解吻合良好。比较表明，CSP方法在不同背景流情况下具有精度收敛性。不同的声学边界条件对计算声学中的基准问题是有效的。

引用于1文件

MSC公司：

76米28 粒子法和晶格气体法
65亿75 涉及偏微分方程的初值和初边值问题的概率方法、粒子方法等
2005年第76季度 水力和气动声学

关键词：

拉格朗日方法;计算声学;基于粒子的方法;光滑粒子流体力学;摄动方程
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\textit{Y.Zhang}等人，《工程分析》。已绑定。元素。108、459--471（2019年；Zbl 1464.76166）
全文： 内政部

参考文献：

[1] Wang，S.Z.，水下声散射问题的有限差分时域方法，美国声学学会杂志，991924-1931（1996）
[2] Harari，I.，《时谐声学有限元方法综述》，计算方法应用机械工程，1951594-1607（2006）·Zbl 1122.76056号
[3] Kythe，P.K.，《边界元方法简介》，4（1995），CRC出版社：CRC出版社Boca Raton·兹比尔0855.65117
[4] 何振中。；Li，G.Y。；钟振华。；Cheng，A.G。；张国勇。；李，E。；Liu，G.R.，使用四面体网格精确分析3D中频声学的ES-FEM，计算结构，106，125-134（2012）
[5] 何振中。；李，E。；Li，G.Y。；Wu，F。；刘国荣。；Nie，X.，《使用α-FEM进行声学模拟，以及减少色散误差的通用方法》，《工程分析约束元素》，61，241-253（2015）·Zbl 1403.76044号
[6] 李，E。；何振中。；Xu，X。；Liu，G.R.，声学问题的混合平滑有限元法，计算方法应用机械工程，283664-688（2015）·Zbl 1423.74902号
[7] 李，E。；He，Z.C.，《改进自由振动特征频率的完美匹配系统的开发》，应用数学模型，44614-639（2017）·Zbl 1443.74077号
[8] Chai，Y·B。；龚，Z.X。；李伟（Li，W.）。；Li，T.Y。；张庆福。；邹振华。；Sun，Y.B.，平滑有限元法在二维声辐射外部问题中的应用，国际J计算方法，15，第1850029页，（2018）·Zbl 1404.76158号
[9] Chai，Y·B。；你，X.Y。；李伟（Li，W.）。；黄，Y。；岳振杰。；Wang，M.S.，基于边缘的梯度平滑技术在二维刚性和弹性结构声辐射和声散射中的应用，计算结构，203，43-58（2018）
[10] Uras，R.A。；Chang，C.T。；陈，Y。；刘伟凯，声学中的多分辨率再生核粒子方法，计算声学杂志，571-94（1997）
[11] Bouillard，P。；Suleaub，S.，Helmholtz问题的无元素Galerkin解：污染效应的公式化和数值评估，计算方法应用机械工程，162317-335（1998）·Zbl 0944.76033号
[12] 卡拉乔吉斯，A。；Lesnic，D。；Marin，L.，《识别声软内部声散射器的MFS》，《Eng-Ana-Bound Elem》，83，107-112（2017）·Zbl 1403.76152号
[13] 何，Z。；李，P。；赵，G。；Chen，H.，亥姆霍兹方程的无网格伽辽金最小二乘法，Eng Anal Bound Elem，35868-878（2011）·Zbl 1259.76045号
[14] 傅，Z。；Chen，W。；Gu，Y.，Burton-Miller型声辐射与散射奇异边界法，J Sound Vib，3333776-3793（2014）
[15] 李，J。；傅，Z。；Chen，W.，用奇异边界法对斜入射水波通过淹没防波堤的数值研究，计算数学应用，71，381-390（2016）·Zbl 1443.65406号
[16] 傅，Z。；Chen，W。；温，P。；Zhang，C.，周期结构中波传播分析的奇异边界法，J Sound Vib，425170-188（2018）
[17] 唐，Z。；傅，Z。；郑，D。；Huang，J.，模拟峡谷地形对SH波散射的奇异边界法，Adv Appl Math Mech，10，912-924（2018）·Zbl 1488.65723号
[18] Leighton，T.，《声学泡沫》（2012），学术出版社：伦敦学术出版社·Zbl 1243.76086号
[19] 施瓦兹，A。；Janicka，J.，Combustion noise，102（2009），施普林格科技与商业媒体：柏林施普林格科学与商业媒体
[20] Kytömaa，H.K.，《悬浮液中的声传播理论：粒度和浓度表征指南》，《粉末技术》，82，115-121（1995）
[21] 刘，M.B。；Liu，G.R.，《光滑粒子流体动力学（SPH）：概述和最新发展》，《Arch Comput Methods Eng》，17，25-76（2010）·Zbl 1348.76117号
[22] 刘，M.B。；刘国荣。；Zong，Z.，光滑粒子流体动力学概述，Int J Comput Methods，5135-188（2008）·Zbl 1257.76092号
[23] Monaghan，J.J.，《光滑粒子流体动力学及其各种应用》，《流体力学年鉴》，44，323-346（2012）·Zbl 1361.76019号
[24] 沃尔夫，C.T。；Semwal，S.K.，使用平滑粒子流体动力学对混响进行声学建模（2008），科罗拉多大学，硕士论文
[25] 哈恩，P。；Negrut，D.，《无网格方法在声学模拟中的应用》，（ASME 2009国际机械工程大会和展览会论文集，IMECE2009。ASME 2009国际机械工程大会和展览会会议记录，IMECE2009，美国佛罗里达州布埃纳维斯塔湖（2009），185-199
[26] Treyssede，F。；Gabard，G。；Tahar，M.B.，基于欧拉-拉格朗日描述的运动流体中声波传播的混合有限元方法，美国声学学会杂志，113，705-716（2003）
[27] Gabard，G。；Lefrancois，E。；Tahar，M.B.，基于Galbrun方程的气动声学噪声源模拟，（第十届AIAA/CEAS气动声学会议论文集，曼彻斯特。第十届IAAA/CEAS气动声学大会论文集，英国曼彻斯特（2004），AIAA），2004-2892
[28] Brekhovskikh，L.M。；戈丁，O.A.，《分层介质的声学II：点源和有界光束》，2（1999），施普林格：施普林格柏林，海德堡·Zbl 0753.76003号
[29] Seo，J.H。；Moon，Y.J.，低马赫数气动噪声预测的扰动可压缩方程，AIAA J，43，1716-1724（2005）
[30] Seo，J.H。；Moon，Y.J.，低马赫数气动声学的线性摄动可压缩方程，计算物理杂志，218702-719（2006）·Zbl 1161.76546号
[31] Ewert，R。；Schröder，W.，《基于源滤波流分解的声学扰动方程》，《计算物理杂志》，188365-398（2003）·Zbl 1022.76050号
[32] Lucy，L.B.，《裂变假设检验的数值方法》，Astron J，82，1013-1024（1977）
[33] Gingold，R.A。；Monaghan，J.J.，《平滑粒子流体动力学：非球形恒星的理论和应用》，Mon Not R Astron Soc，181，375-389（1977）·Zbl 0421.76032号
[34] Springel，V.，《天体物理学中的平滑粒子流体动力学》，《天文物理学年鉴》，48391-430（2010）
[35] 刘国荣。；Liu，M.B.，《平滑粒子流体动力学：无网格粒子方法》（2003），《世界科学：新加坡世界科学》·兹比尔1046.76001
[36] Chen，J.K。；Beraun，J.E。；Carney，T.C.，热传导边值问题的校正光滑粒子方法，Comput Methods Appl Mech Eng，46231-252（1999）·Zbl 0941.65104号
[37] Chen，J.K。；Beraun，J.E.（伯劳恩，J.E.）。；Jih，C.J.，线性弹性动力学修正光滑粒子法的完整性，计算力学，24273-285（1999）·Zbl 0967.74078号
[38] 张，Z.L。；Liu，M.B.，用解耦有限粒子法模拟具有自由表面的不可压缩流动，应用数学模型，60，606-633（2018）·Zbl 1480.65308号
[39] 刘，M.B。；谢伟平。；Liu，G.R.，使用有限粒子方法建模不可压缩流，应用数学模型，291252-1270（2005）·Zbl 1163.76404号
[40] Koshizuka，S。；柴田，K。；Kondo，M。；Matsunaga，T.，《移动粒子半隐式方法：流体动力学的无网格粒子方法》（2018），学术出版社：剑桥大学学术出版社
[41] Colagrossi，A。；Landrini，M.，通过光滑粒子流体动力学对界面流动的数值模拟，计算机物理杂志，191448-475（2003）·兹比尔1028.76039
[42] Monaghan，J.J.，用SPH模拟自由表面流动，计算物理杂志，110，399-406（1994）·Zbl 0794.76073号
[44] Zhang，Y.O。；张，T。；欧阳，H。；Li，T.Y.，声传播和干扰的SPH模拟，（第五届国际计算方法会议论文集，ICCM’14。第五届计算方法国际会议论文集，ICCM’14，剑桥（2014））
[45] Zhang，Y.O。；张，T。；欧阳，H。；Li，T.Y.，《声波的SPH模拟：频率、声压和粒子间距的影响》，《数学与工程》，第7期，第348314页（2015年）·Zbl 1394.76105号
[46] Zhang，Y.O。；张，T。；欧阳，H。；Li，T.Y.，时域声波传播的高效SPH模拟，Eng Ana Bound Elem，62112-122（2016）·Zbl 1403.76173号
[47] Kelager，M.，使用平滑粒子流体动力学的拉格朗日流体动力学（2006），哥本哈根大学博士论文
[48] Zhang，Y.O。；李，X。；Zhang，T.，《使用校正平滑粒子法和声学边界处理技术模拟声音传播》，《数学计算应用》，22，26（2017）
[49] Dahl M.D.关于基准问题的第四次计算气动声学（CAA）研讨会。NASA/CP-2004-212954，E-14393；2004.; Dahl M.D.关于基准问题的第四次计算气动声学（CAA）研讨会。NASA/CP-2004-212954，E-14393；2004
[50] Von Mises，R.，《可压缩流体流动的数学理论》（2004），多佛出版社：纽约多佛出版社
[51] Fatehi，R。；Manzari，M.T.，平滑粒子流体动力学中的误差估计和二阶导数的新方案，计算数学应用，61482-498（2011）·Zbl 1211.76089号
[52] 朱，Q。；Hernquist，L。；Li，Y.，平滑粒子流体动力学中的数值收敛，Astrophys J，800，6（2015）
[53] Hardin JC、Ristorcelli JR、Tam CKW。ICASE/LaRC计算气动声学基准问题研讨会。NASA CP-3300，1995年。；Hardin JC、Ristorcelli JR、Tam CKW。ICASE/LaRC计算空气声学基准问题研讨会。美国国家航空航天局CP-33001995。
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