利用远场模式反演声波阻尼系数

1．引言声波反散射理论在二十世纪的数学物理领域占有重要的地位,在这方面已有大量的研究工作,而对声波反散射理论的研究,大量的研究才是近十多年的事＞51．由于声波反散射理论在雷达、声纳及地球物理勘探等领域的迫切需要,对反散射理论及计算方法的研究有着广泛的应用前景．本文研究时间调和声波的反散射问题,利用散射波的远场模式（farfieldPattern）反演边界条件中的阻尼系数．考虑在均匀介质中传播的声波,此声波碰到一个无限长的柱体．设柱体的截面DCRZ,母线平行于。轴,设人射波为平面波。如）二exphkx·叫,其中k为波数,a为…     

反演声波阻尼系数的一个逼近方法

１．引言 考虑在均匀介质中传播的声波,此声波碰到障碍Ｄ发生散射．设 Ｄ Ｒ~３为一单连通区域, Ｄ∈ Ｃ~2．设入射波为平面波ｕ~i（ｘ）＝ ｅｘｐ［ｉｋｘ·α］．其中 ｋ＞ ０为波数, ａ为入射角．记总体场ｕ＝ｕｉ十ｕｓ,ｕｓ满足阻尼边界条件．正散射问题归结为求满足其中。表示单位外法向,称为阻尼系数,（１．３）称为 Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ辐射条件．将满足辐射条件的Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程的解称为辐射解．散射波ｕｓ具有渐近性质［１］上式在所有方向一致成立．我们称为散射波ｕｓ的远场模式（ｆａｒ ｆｉｌｅｄｐａｔｔｅｒ…     

利用远场模式的不完全数据反演声波阻尼系数

1.引言 对声波反散射理论的研究,已经有大量的研究[1.5].[7]利用散射波的远场模式反演边界条件中的阻尼系数.但是在实际问题中,要在物体的一周测量到远场模式的值是不现实的.因此,利用远场模式的不完全数据来进行反演有明显的物理和实际意义.一些文献将此类问题称为声波反散射理论的“limited aperture problem”.本文利用远场模式的不完全数据,反演边界条件中的声波阻尼系数.     

声波阻尼系数的反演方法

1引言 声波反散射理论在雷达、声纳及地球物理勘探等领域有着广泛的应用前景,因此反散射理论及计算方法的研究获得了国内外众多专家学者的重视,对其大量研究见[1-5].文[5]中采用单层位势对散射波进行逼近,由给定的散射波的远场模式来反演阻尼系数.     

用正则化方法求解声波散射反问题

研究了从声波散射场的远场模式的信息来再现散射物边界形状的反问题.首先构造表达散射物特征的指示函数,然后利用该函数之特性,建立求解该类反问题的基本方程,从而确定散射物的边界形状.在这个算法中,不需预先知道散射物的边界类型和形状等知识,从T ikhonov正则化方法进行的数值计算结果表明了该方法是有效的和实用的.     

积分方程方法在层状散射问题中的应用研究

本文研究声波在分层均匀介质中碰到不可穿透障碍物产生的混合边值散射问题. 应用边界积分方程法将原问题转化为与之等价的边界积分方程组, 通过分析积分算子的Fredholm性质, 得到正问题解的适定性. 应用Nystr\"om方法将积分算子离散, 给出远场模式的计算方法, 并利用具体的数值实验验证方法的有效性, 为进一步展开反问题的研究奠定理论基础.     

利用近场数据反演声波阻尼系数

１引言声波散射理论在二十世纪的数学物理领域占有重要的地位,在这方面已有大量的研究工作,而对声波反散射理论的大量的研究才是近十多年的事．Ｄ．ＣｏｌｔｏｎａｎｄＲ．Ｋｒｅｓｓ［１－４］等人利用积分方程方法对反散射问题作了很深刻的研究．反散射问题的实质性困难是问题的非线性与强不适定性,对不适定性,Ｔｉｋｈｏｎｏｖ［５］正则化方法是一个有力工具．由于声波反散射理论在雷达、声纳及地球物理勘探等领域的迫切需要,对反散射理论及计算方法的研究有着广泛的应用前景．考虑在均匀介质中传播的声波,此声波碰到障碍Ｄ发生散…     

利用散射波的叠加重建声波散射区域

本文研究了声波散射区域的重建，给上散射波的叠加重建散射区域的一个方法，该方法利用散射波的叠加，将声波障碍反散射这个非一不适定问题分两步处理，第一步求解一个第一类线性积分方程。第二步求解一个非线性最优化问题，我们证明了该方法的收敛性。     

数学年刊第25卷B辑第1期(2004)目次和提要

逆声波散射问题在多边形区域类中的全局唯一性 程晋 YAMAMOTO,M. 该文在凸多边形的类中考虑了由散射波信息重构散射物体形状的问题。基于在直线上解析一致连续性原理,证明了:在“软”(Sound-Soft)和“硬”(Sound-Hard)边界条件的情况下,一个入射波方向的散射信息可以唯一决定边界;在阻尼边界条件下,两个入射波方向的散射信息可以唯一决定边界。     

利用远场模式的不完全数据反演声波阻尼系数

从阻尼边界条件声波散射问题的散射场远场模式的部分数据信息出发给出了反演声波阻尼系数的一种新方法,该问题既是非线性的又是不适定的,这里利用Tikhonov正则化方法将问题转化为一个最优化问题,成功地处理了第一类算子方程的不适定性及该问题的非线性性,给出了具体的数值方法并对其收敛性进行了严格地证明,数值结果表明该方法是非常准确且简单易行的．     

波系在液体中的弹性管梁上的反射和辐射

本文研究入射波系在液体中的半无限弹性管梁的开口端的反射和辐射问题,此波系由管梁上的挠曲波和管内、管外液体中相应的表面波(声波)所组成.利用Fourier变换,将这个半无限问题严格地归结为求解Wiener-Hopf型方程.然后将液体和管梁的密度比作为小参数,用摄动法求近似解.文章着重研究了反射系数的计算,还给出了远场的辐射型式曲线.     

条状功能梯度材料中偏心裂纹对反平面简谐波的散射问题

利用Schmidt方法研究了条状功能梯度材料中偏心裂纹对反平面简谐波的散射问题,裂纹垂直于条状功能梯度材料的边界．通过Fourier变换,问题可以转换为对一对未知变量是裂纹表面位移差的对偶积分方程求解．为了求解对偶积分方程,把裂纹表面的位移差展开为Jacobi多项式级数形式,进而得到了功能梯度参数、裂纹位置以及入射波频率对应力强度因子影响的规律．     

压电材料中两平行不相等界面裂纹的动态特性研究

利用Schmidt方法,研究了压电材料中两个平行不相等的可导通界面裂纹对简谐反平面剪切波的散射问题．利用Fourier变换,使问题的求解转换为对两对以裂纹面张开位移为未知变量的对偶积分方程的求解．数值计算结果表明,动态应力强度因子及电位移强度因子受裂纹的几何参数、入射波频率的影响．在特殊情况下,与已有结果进行了比较分析．同时,电位移强度因子远小于不可导通电边界条件下相应问题的结果．     

反演声波散射区域的一种组合方法

本文用声波远场模式的完全与不完全数据对声波散射区域进行了反演。其前提条件是整体场满足齐次Dirichlet边界条件,对于这个问题,文中给出一种对任意波数k（k〉0）的组合方法。方法的收敛性得到证明,数值例子表明了方法是可行的和精确的。     

一类阻尼边界条件下的逆散射问题

１．引言 考虑声波在均匀非吸收介质中的传播,该声波被一个无限长的柱体所散射．在声波线性化理论中,众所周知,时间调和声波的振幅ｕ（ｘ）满足 Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ方程其中波数ｋ＝＞０时间调和声波的散射可以用方程（１．１）的适当的边界条件（例如Ｄｉｒｃｈｌｅｔ条件或Ｎｅｕｍａｎｎ条件）来描述．特别,ｕ｜Ｄ＝０对应于软边界（ｓｏｕｎｄ－ｓｏｆｔ）散射,而Ｄ＝ ０则是所谓的硬边界（ｓｏｕｎｄ－ｈａｒｄ）散射·这里 γ表示边界 Ｄ的外法向． 除了上述两类条件外,还有一类更能描述现实物理现象的阻尼边界条件,即物理上,…     

求解二维多区域声波散射问题的边界元方法

对于多散射区域的声波散射问题的外Neumann边值问题,用单层位势来逼近每个散射域上的散射波,再利用位势理论的跳跃关系将问题转换为第二类边界积分方程组的求解问题,然后用Nystrom方法进行了求解.对多个随机散射区域的声波散射问题,数值例子体现了该求解方法的可行性和准确性.     

直角平面内圆孔对稳态SH波的散射

利用复变函数方法和多极坐标移动技术，研究了直角平面内圆孔在直边分布有反平面稳态载荷时的sH波散射问题．首先构造出直角平面内不含有圆孔时满足边界应力条件的Green函数解；其次提出直角平面内存在圆孔时满足边界应力自由条件的散射波解，并利用叠加原理写出问题的位移总波场．借助于多极坐标移动技术和圆孔边界处应力自由条件，列出求解散射波解中未知系数的无穷代数方程组，在满足计算精度的前提下，通过有限项截断进行求解．作为算例，具体讨论了圆孔边界处的环向动应力随不同波数、圆孔位置及载荷分布位置和分布范围大小的变化情况，算例结果说明了算法的有效实用性．     

探测法重构多个散射体的数值实现

声波障碍体的散射中(obstaucle scattering),由散射波的远场数据{u∞(■,d):■,d∈Sm-1}重构散射体是一个标准的逆散射问题．在单个散射体的情形,已经有了大量的研究工作．然而,如果所讨论的逆散射现象是由多个散射体引起的,则除了重建散射体的边界外,还需要确定不同散射体的边界类型．本文主要考虑用探测法重构两个不同类型散射体边界的数值实现．与以往单个散射体的探测方法相比,需要更为仔细地考虑针的选取和包含多个散射体的非凸性区域的构造．在构造指示函数时所需要的Neumann数据■Ω,是采取边界积分方程法直接求解Helmholtz混合边值问题得到的．     

表面局部开裂圆柱夹塞物对SH型导波的散射

建立了平板波导中表面局部开裂圆柱夹塞物对SH型导波散射问题的解.用两个垂直于波导表面的虚拟平面将波导分割为3个区域.在包含夹塞物的中间区域,将波场展开为柱面波模式和Chebyshev多项式的叠加;在不含夹塞物的其余两个区域,将波场展开为导波模式的叠加.根据波导表面上应力自由的边界条件及虚拟平面上应力和位移连续的边界条件得到了待求解问题的基础方程组.利用模式匹配技术构造数值计算所需的矩阵方程,从而得到反射及透射系数随圆柱体归一化半径和脱黏区域大小变化的关系曲线.对圆柱表面完好黏结和脱黏区段不同大小的情况作了对比,对结果作了讨论.     

各向异性介质中SH波对有衬砌的任意形半凹陷地形的散射

本文研究各向异性介质中具有衬砌的凹陷地形对SH波的散射.采用保角映射法[1]求解了有衬砌的凹陷地形对SH波的散射和它的地面位移.利用富氏级数展开方法,将待解的问题归结为一组无穷代数方程组的求解问题.由算例知,在衬砌和凹陷地形附近的地表上.位移幅值的变化是激烈的.当入射波的频率增加时,尤为显著.