伸缩虚拟边界元法解二维Helmholtz外问题

以位势理论为基础,提出了求解Helmholtz外问题的伸缩虚拟边界元法．给出了该方法在全波数域内获得唯一解的严格数学证明,其核心是通过伸缩虚拟边界使对偶内问题的特征频率(本征值)避开与波数重合,从而保证了解的唯一性,同以往前人提出的几种解法途径相比,该法简单得多;通过诸多边界曲线形状和不同边界量的声辐射算例,从计算精度、稳定性以及克服解的非唯一性等方面,对该方法进行了检验．计算结果表明：对远场或近场辐射声压,该方法都具有非常高的效率和精度．     

各向异性体对瞬态SH波散射问题的边界元方法

本文利用Fourier变换和加权残数法建立了正交各向异性体反平面瞬态波散射问题的边界积分方程,构造了在边界上能满足波动方程的边界元函数,它比常用的二次元和高次元具有较好的适应性。数值结果表明利用该形函数计算高频情形下的散射问题具有很高的精度。     

求解二维结构-声耦合问题的一种半数值半解析方法

基于传递矩阵法和虚拟源强模拟技术提出了一种求解在谐激励作用下二维结构-声相互作用问题的半数值半解析法.在足够小的积分步长内,文中对任意形状弹性环沿周向曲线坐标的非齐次状态微分方程组,建立了一种齐次扩容方法.对于外声场,采用多圆形虚拟源强配置方案,并在每一条圆形配置曲线上将源强密度函数用Fourier级数展开,同时结合快速Fourier变换法,提出了一种高精度、高效率求解任意形状二维孔穴Helmholtz外问题的快速算法.在耦合方程的求解方面,根据叠加原理,将外激励和虚拟源强的Fourier级数展开项作为广义力分别作用在弹性环上,借助齐次扩容方法和精细积分法求得弹性环的状态向量,再利用流固交接条件和最小二乘法直接建立了耦合系统的求解方程.文中给出了二个典型弹性环在集中谐激励力作用下声辐射算例,计算结果表明该文方法较通常采用的混合FE-BE法更为有效.     

无网格方法在平面粘弹性力学问题中的应用

本文综合应用无网格方法(EFGM)、线性粘弹性与弹性力学之间的对应原理,Laplace变换和逆变换等方法求解了拟静态平面弹性和粘弹性力学问题。首先,利用Laplace变换和逆变换推导了平面问题的粘弹性本构关系,建立了拟静态粘弹性平面问题的边值问题;其次,利用粘弹性与弹性力学之间的对应原理得到了Laplace变换域中平面问题的基本方程,在Laplace变换域中建立了相应的泛函,并得到了用无网格方法离散的控制方程;同时,求解了几个拟静态弹性和粘弹性平面问题,给出了它们的表达式和数值结果;最后,采用Laplace逆变换和数值逆变换,得到了粘弹性力学平面问题在物理空间中的解,并比较了由解析解和无网格数值方法所得到的数值结果,可以看到它们是非常吻合的。说明本文方法的正确性和有效性。     

基于复数矢径的波叠加法解声辐射问题

利用波叠加法与结构动力分析中的相似性,提出了一种在波叠加法中克服解非唯一的通用方法,即在虚拟源强系统中加入一定的虚拟阻尼从而能获得全波数域内的唯一解,并以此为基础提出了一种新的加入虚拟阻尼的方法--复数矢径波叠加法.文中给出了脉动球和摆动球两个数值算例,计算结果表明:本文方法不仅能有效解决数值求解过程中解非唯一的问题,且计算时间只与标准波叠加法相当,计算精度却比同类方法高.     

A SEMI－ANALYTICAL AND SEMI－NUMERICAL METHOD FOR SOLVING 2－D SOUND－STRUCTURE INTERACTION PROBLEMS

Based on the transfer matrix method and the virtual source simulation technique,this paper proposes a novel semi-analytical and semi-numerical method for solving 2-D sound-structure interaction problems under a harmonic excitation. Within any integration segment,as long as its length is small enough, along the circumferential curvilinear coordinate, the nonhomogeneous matrix differential equation of an elastic ring of complex geometrical shape can be rewritten in terms of the homogeneous one by the method of extended homogeneous capacity proposed in this paper. For the exterior fluid domain, the multi-circular virtual source simulation technique is adopted. The source density distributed on each virtual circular curve may be ex-panded as the Fourier‘‘s series. Combining with the inverse fast Fourier transformation, a higher accuracy and efficiency method for solving 2-D exterior Helmholtz‘s problems is presented in this paper. In the aspect of solution to the coupling equations, the state vectors of elastic ring induced by the given harmonic excitation and generalized forces of coefficients of the Fourier series can be obtained respectively by using a high precision integration scheme combined with the method of extended homogeneous capacity put forward in this paper. According to the superposition principle and compatibility conditions at the interface between the elastic ring and fluid, the algebraic equation of system can be directly constructed by using the least square approximation. Examples of acoustic radiation from two typical fluid-loaded elastic rings under a harmonic concentrated force are presented. Numerical results show that the method proposed is more efficient than the mixed FE-BE method in common use.