浅海远程目标声散射及快速多极边界元方法研究的任务书.docx

浅海远程目标声散射及快速多极边界元方法研究的任务书
任务书
题目：浅海远程目标声散射及快速多极边界元方法研究
一、任务背景
随着人类社会的发展，海洋资源的开发与利用不断扩大，对海洋环境的认知和监测日益重要。声学技术由于其在海洋环境中的广泛应用，成为研究海洋环境和海洋资源开发利用的重要手段之一。海洋环境中的目标散射问题一直是海洋声学研究中的一个重要问题。浅海远程散射问题是指在接收距离较远的情况下（例如数千米甚至数万千米），如何精确地计算散射目标的声学响应，这是海洋声学研究中的一个重大挑战。
传统的有限元方法（FEM）和边界元方法（BEM）以及矩量级数法（MOM）等数值方法在处理大规模频域声学散射问题时遇到了困难。这是因为这些方法计算量大，通常需要耗费大量计算时间，且在计算精度和可扩展性之间存在权衡。因此，需要研究一种高效的方法来解决海洋环境中的浅海远程目标声散射问题。
二、任务目标
本研究的主要目标是设计、开发和验证一种适用于浅海远程目标声散射问题的快速多极边界元方法（FMM-BEM）。该方法基于边界元方法，利用快速多极算法（FMM）算法解决边界元方法的计算缺陷。
在此基础上，具体要完成以下几项任务：
1.建立适用于浅海环境中远程目标声散射的声场模型及计算模型。
2.开发一种基于FMM-BEM方法的浅海远程目标声散射数值计算模型，并确定该方法的优化方法。
3.进行FMM-BEM方法实验验证，评估其计算时间和准确性，比较其与传统方法的差异。
4.根据实验结果分析该方法的优势和不足，提出改进方案。
三、任务要求
1.深入了解边界元方法、多极算法以及声学散射问题等相关理论知识，具备较强的数学基础。
2.熟练掌握声学计算软件及编程语言（如MATLAB、C++等）中的边界元函数库。掌握并熟练应用计算机专业软件，提高科技创新能力和解决实际问题的能力。
3.注意实验操作规范及实验安全，按照实验流程规范安排实验时间和任务，确保研究工作的正常开展和顺利完成。
4.撰写详细的实验方案，根据实验结果对研究的背景、目的、意义、方法和成果作出较为完整的论述。
四、研究成果
1.一份完整的浅海远程目标声散射及快速多极边界元方法研究报告，包括实验方案，实验结果及分析，计算结果的可视化表现，等。
2.文章作者在相关领域公开发表相关学术论文，获得专利或留下有价值的研究成果，进行学术交流和合作。