热应力边界元法中几乎超奇异积分的计算

通过分部积分变换将热弹性力学应力边界积分方程中的超奇异积分转化为强奇异积分,然后与另一个强奇异积分求和,得到仅含几乎强奇异的热应力自然边界积分方程.再对其中的几乎强奇异积分施以正则化,消除了热弹性力学边界元法中的几乎奇异积分,可以准确计算出热弹性力学问题中近边界内点的热应力.算例证明了方法的有效性.     

子波变换在声辐射和声散射数值解中的应用

通过将边界变量用于波展开,获得了求解二维及三维轴对称声辐射和声散射的边界积分方程的子波谱方法,既可求解Ｄｉｒｉｃｈｌｅｔ、Ｎｅｕｍａｎｎ问题,也可求解混合过值问题;它能处理任意边界条件的油对称体．用三维元方法解决了三维轴对称问题边界于波谱方法的奇异积分。给出了二维问题奇异积分的近似积分公式。给出了子波谱方法的系数计算方法,它与传统的边界元系数计算方法相似,易于计算机程序实现,能处理复杂的边界几何形状。该方法的优点是可以获得稀疏的系数矩阵。算例表明：该方法收敛较快,精度高。     

横向各向同性固体中圆柱状散射体对水平偏振剪切波的散射

给出横向各向同性介质中ＳＨ波的标量波动方程，并通过简单的坐标变换，将其化为标准的Ｈｅlｍｈｏｌｔｚ方程．建立了求解散射问题的积分方程，利用边界单元方法数值计算了横向各向同性固体中圆柱状空洞及刚性散射体对ＳＨ波的散射场分布。重点分析了各向异性对空洞散射体散射场指向性的影响．     

二维Helmholtz边界超奇异积分方程解析研究

基于常规边界元法及超奇异边界积分方程复线性耦合的Burton-Miller方法应用于无限域声学问题的最大难点在于处理超奇异积分（二维问题）.目前,此类超奇异积分主要使用各种弱奇异/正则化方法求解,而这些弱奇异/正则化方法具有时间消耗大等弱点.基于围道积分定理,本文给出一种使用常值单元的二维Helmholtz边界超奇异积分的解析表达式.在有限部分积分意义下,所有的奇异和超奇异积分可以解析表达.数值算例表明该解析表达式是有效的.     

边界元奇异与近奇异数值积分方法及其应用于大规模声学问题

提出了综合处理Burton-Miller方法所导致的奇异积分与近奇异积分问题的数值求积方法,以此改进了基于常量元素的常规边界元和低频快速多极边界元方法。对于奇异积分问题,利用Hadamard有限积分方法进行解决;对于近奇异积分问题,则采用极坐标变换法和PART方法(Projection and Angular&;Radial Transformation)进行克服。与解析解和LMS Virtual.Lab商业软件的结果比较验证了方法的正确性,并对比分析了奇异积分与近奇异积分对计算精度的影响。采用低频快速多极子方法以加速常规边界元法的计算效率,计算分析了计算复杂度,并成功实现了34万自由度大规模问题的计算。结果表明,近奇异积分问题主要由超奇异核函数引起,对计算精度的影响不容忽略;快速多极边界元法的精度与常规边界元法一致,但计算复杂度要远低于后者。     

空间声场全息重建的波叠加方法研究

提出了基于波叠加法的近场声场全息技术，并将其用于任意形状物体的声辐射分析.在声辐射计算问题中，边界元法是通过离散边界面上的声学和位置变量来实现，而波叠加方法则通过叠加辐射体内部若干个简单源产生的声场来完成.因而，基于波叠加法的声全息就不存在边界面上的参数插值和奇异积分等问题，而这些问题是基于边界元法的声全息所固有的.与基于边界元法的声全息相比较，基于波叠加法的声全息在原理上更易于理解，在计算机上更容易实现.实验结果表明：该种全息技术在重建声场时，具有令人满意的重建精度. 关键词： 声全息 逆问题 波叠加方法 正则化方法     

可分离变量的水下弹性体的纯弹性共振散射

理论上，共振散射谱的提取通过纯弹性散射函数来实现，它定义为总的散射函数和合适的背景项之差。本文导出具有可分离变量的水下弹性体的纯弹性散射函数的简单而明显的表示式。它取决于模态的机械阻抗和声阻抗，除了一个只依赖于形状的相位因子外。用新公式分析分波共振谱发现两类不同特性的共振：弹性波共振和流体波共振。前者主要取决于物体的弹性，流体负荷的作用是第二位的。后者紧密联系于流体负荷，当流体负荷消失时它也消失。这就允许我们对单个共振正确地分类。最后，计及流体波共振极点，应用奇异点展开法对传统的共振散射公式进行了修正。     

动力边界元法中的强奇异积分问题

本文讨论了动力边界元法中的奇异积分问题,对其中的强奇异积分提出了一个有效的计算方法.该方法从合非零初始态的边界积分方程出发,利用动力方程的特解间接地确定了主系数(即所谓强奇异积分),从而避免了直接计算强奇异积分的困难.根据该方法编制了计算程序,并给出了一个简单算例。     

弹性波在固体自由粗糙平界面上的散射

利用散射幅度矩阵的概念来处理弹性波在粗糙界面弹性介质中的散射问题。利用微扰近似解边界方程,对散射幅度进行求解,得到了散射幅度的0阶、1阶和2阶解。同时分析了粗糙起伏高度符合高斯分布时,散射幅度的数学期望值和方差,它们分别代表平均场和声场在偏离镜面方向的起伏。最后进行了实验。     

三维静电场线性插值边界元中的解析积分方法

提出求解三维静电场的三角形线性插值边界元解析积分方法.针对含1/R和1/R²的积分项,将单元形状函数分解为常数项、含x的线性项和含y的线性项,从而将边界单元积分简化为6个基本积分组合,并导出其解析计算公式,避免了因形状函数改变而导致的重复计算.该方法不仅可以准确计算远离奇异情况下的边界元积分,而且可以准确计算一阶和二阶接近奇异积分以及一阶奇异积分.计算结果表明,在接近奇异积分和奇异积分比较突出的问题中,当数值积分方法不能给出正确结果时,用同样的边界元网格,解析积分方法可以给出正确的结果,提高了三维静电场线性插值边界元法的计算精度.     

部分充水有隔板弹性球壳的声散射

根据弹性体运动方程和目标散射的积分方程,应用有限元和边界元方法(FEM/BEM)研究部分充水、结构弹性球壳的声散射特性,并计算了球壳内有、无隔板和部分充水情况的归一化散射形态函数,分析了谐振散射机理。结果表明,部分充水、无隔板球壳的谐振特性主要与充水情况有关,谐振是由内部水介质与球壳共同作用产生的;部分充水、有隔板球壳的主要谐振特性与无水情况的特性相差不大,内部水层中的声场较弱,说明谐振特性主要由球壳和隔板决定,但是,隔板一侧充满水时,球壳的散射特性与部分充水情况有很大不同。     

弹性力学的重构核粒子边界无单元法

将重构核粒子法(RKPM)和边界积分方程方法结合，提出了一种新的边界积分方程无网格方法——重构核粒子边界无单元法(RKP-BEFM).对弹性力学问题，推导了其重构核粒子边界无单元法的公式，研究其数值积分方案，建立了重构核粒子边界无单元法离散化边界积分方程，并推导了重构核粒子边界无单元法的内点位移和应力积分公式.重构核粒子法形成的形函数具有重构核函数的光滑性，且能再现多项式在插值点的精确值，所以本方法具有更高的精度.最后给出了数值算例，验证了本方法的有效性和正确性. 关键词： 重构核粒子法 弹性力学 边界无单元法     

奇异点展开法(SEM)与共振散射理论(RST)之间的联系

近年来,在声散射问题中提出了两种理论:奇异点展开法(SEM)和共振散射理论(RST)。本文建立这两种理论之间的联系,以水中弹性柱和球的散射为例,我们证明RST可以直接从SEM导出,因此两者是等价的。首先从总散射波中分离出刚性背景,然后应用Mittag-Leffler定理将纯弹性散射波展开成严格共振公式。我们特别证明,对于大多数水中实弹性体,再辐射效率和共振宽度近似地正比于相应极点的虚部,这说明共振散射特性可以整个地由复频率极点确定。因此,目前的分析允许对RST有更深的理解。对于水中铝柱和钨碳球的情况,我们用新的共振公式计算了分波形态函数,其结果与严格计算符合良好。     

He原子与HI分子碰撞截面的密耦计算

基于发展的分子间相互作用势, 采用密耦方法计算了入射能量从1到140?meV范围内He原子与HI分子碰撞的微分截面、分波截面和积分截面.通过与He-HX（X=F,Cl,Br）体系分波截面的比较, 印证了He-HI体系相互作用势以及密耦计算结果的可靠性.结果表明：小角散射的概率大于大角散射的概率;碰撞能量越高,散射概率就越小, 尾部效应也越弱.总积分截面主要来自弹性碰撞的贡献;非弹性积分截面以00→01和00→02跃迁的贡献为主,其中00→02跃迁的贡献最大. 关键词： 碰撞截面 密耦计算 HI-He体系     

边界积分方程法求解目标的声散射T矩阵

提出了计算任意表面形状刚性边界目标散射的基于边界积分方程的T矩阵方法(TMM-BIE).利用Helmholtz积分方程法(HIEM)计算目标表面声场,替代扩展边界法(EBCM)计算中对目标表面声场的近似处理,解决了扩展边界法不能计算任意形状目标的散射T矩阵问题.文中计算了刚性边界的球目标、有限长圆柱目标以及非对称的三维散射体-猫眼(cat's-eye)模型的散射指向性和T矩阵.通过与解析解和HIEM结果比较,证明该方法的有效性.     

解弹性力学第二类边界积分方程的求积法与分裂外推

利用Sidi奇异求积公式,提出了解曲边多角形域上线性弹性力学第二类边界积分方程的求积法,即离散矩阵的每个元素的生成只需赋值不需计算任何奇异积分.通过估计离散矩阵的特征值和利用Anselone聚紧收敛理论,证明了近似解的收敛性;同时得到了误差的多参数渐近展开式;通过并行地解粗网格上的离散方程,利用分裂外推获得了高精度近似解和后验误差.     

开口/封闭薄壳体声辐射和散射的统一边界积分方程解法

推导了在二维和三维空间下开口和封闭薄壳体在任意阻抗边界条件下声辐射和散射的统一边界积分方程.相对于以前的求解方法,该方程求解声辐射和散射问题具有相同的影响矩阵,能够同时求解薄壳体气动和振动噪声的辐射和散射现象,以及分析壳体声阻抗对声波传播的影响.推导的方程可以应用于叶轮机械、管道等噪声和消声器消声性能的预测等方面.在此方程基础上,可以进一步考虑运动边界和运动介质对声辐射和散射的影响. 关键词： 薄壳体 声阻抗 积分方程 边界元方法     

长波条件下二维声子晶体中的弹性波传播及各向异性

利用多散射方法研究了长波条件下二维声子晶体中弹性波的传播特性.由长波条件下散射体幂散射特性和结构周期特性分析得到了等效波速的解析表达式.通过对幂散射波各阶分波之间由于结构周期特性而产生的耦合作用进行分析,发现幂散射波的正负二阶分量之间的耦合作用具有明显的方向性,长波条件下弹性波的传播特性是否具有各向异性取决于幂散射波的二阶分量在多散射过程中是否有明显的作用.     

子波谱方法在三维声辐射和声散射中的应用

将边界变量用二维子波展开,获得了三维任意边界条件声辐射和声散射的边界积分方程的子波谱方法.采用以子波为权函数的Gauss积分法计算子波谱方法的系数,获得了与传统边界元法相同的计算量,克服了普通积分法计算子波系数计算量大甚至难以收敛的缺点;采用Duffy的方法解决了子波谱方法中的奇异积分,使其能够用普通的Gauss积分法计算.算例表明:子波谱方法系数矩阵压缩率超过50%以后,计算精度仍然高于传统边界元方法.     

求解轴旋转空穴三维声辐射问题的复数矢径虚拟边界谱方法

基于虚拟边界积分法(或波叠加法),利用轴旋转空穴的儿何特性,将积分核函数和未知源强密度函数沿周向和子午线方向用Fourier级数展开,导出了轴旋转空穴辐射声压的谱表达式,进而采用复数矢径虚拟边界技术,建立了一种求解轴旋转空穴三维声辐射问题的新方法,可称之为复数矢径虚拟边界谱方法。该方法不仅不存在处理奇异积分问题,而且可在全波数域内有效克服解的非唯一性问题。通过与解析解的计算结果比较以及数值试验的验证表明,本文方法具有较高的计算精度和效率,且适用于较高频率范围的计算。