FDTD算法及在浅海甚低频声场计算中的应用研究的中期报告.docx

FDTD算法及在浅海甚低频声场计算中的应用研究的中期报告
中期报告
一、研究背景
海洋声学研究中，计算机模拟是重要手段之一。目前，有限元法和有限差分法是最常用的数字模拟方法。其中，有限差分法是一种在计算机上进行数值解的方法，通过空间的离散和时间的离散将微分方程转化为差分方程，然后求解差分方程以获得所需的数值解。在此基础上，FDTD算法是计算机模拟中比较常用的差分算法之一，其在计算精度和计算效率的平衡上有着较好的表现。
在海洋浅水区域，甚低频声场的传播规律对海岸、港口等工程问题有重要影响，因此对浅海区域甚低频声场的计算研究显得尤为重要。
二、研究目的
本次研究的重点是应用FDTD算法计算浅海甚低频声场，旨在：
1.研究甚低频声场特点对声波传播模型的影响，初步建立甚低频声场传播模型。
2.借助FDTD算法计算声场在不同深度下的声压、声速等参数，并比较其结果的准确性。
三、研究方法
1.建立甚低频声场传播模型，包括海洋介质模型、声源模型、边界模型等。
2.利用计算机编写FDTD声场计算程序，实现声场在不同深度下的计算和分析。
3.分析比较样本的计算结果，验证FDTD算法计算浅海甚低频声场的有效性和准确性。
四、预期结果
1.建立浅海甚低频声场传播模型，初步探究声场传播规律。
2.实现了FDTD算法在浅海甚低频声场计算中的应用，获得了声场在不同深度下的声压、声速等参数的计算结果。
3.通过对比计算结果和实验数据，验证了FDTD算法的有效性，为今后声场计算提供了可靠参考。
五、研究进展
1.完成了甚低频声场传播模型的初步设计，包括海洋介质模型、声源模型、边界模型等。
2.利用Matlab编写FDTD声场计算程序，实现声场在不同深度下的计算和分析。
3.进行样本计算，并与实验数据对比，初步验证了FDTD算法的有效性和准确性。
六、存在的问题
1.计算复杂度较高，需要进一步优化代码，提高算法效率。
2.样本方案需要进一步完善，探究更多声场传播情况。
3.对比实验数据尚不够充分，需要进一步积累数据以更好验证FDTD算法的准确性。
七、未来计划
1.优化FDTD算法计算程序，提高计算效率。
2.扩大样本量，进一步探究甚低频声场的传播特点。
3.增加对比实验数据，继续验证FDTD算法的准确性和有效性。
4.探究海洋介质深度、水温等因素对声场传播规律的影响。