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浅海远程目标声散射及快速多极边界元方法研究
一、研究背景
随着远洋资源的逐渐枯竭，海洋开发的目光逐渐转向浅海。浅海与深海相比，水深较浅，水体稳定、自然环境稳定，不易受到自然强波浪的影响，对海洋产业的开发具有广泛的可利用性，包括海洋能源、石油和天然气等。因此，浅海开发成为海洋研究的热点与难点。
在开发浅海资源的过程中，深入了解浅海声散射特性是十分重要的。声波在海洋中的传播过程中受到多种因素的影响，如海底散射、海浪和海流的影响等，导致声波传播路径和散射响应多变。为准确地描述浅海中声波的传播特性以及模拟声波在浅海中的散射是十分必要的。
二、研究内容
快速多极边界元方法（FastMultipoleBoundaryElementMethod，FMBEM）是一种高效的数值方法，可用于快速计算声散射问题。与传统边界元方法相比，它具有更好的计算效率和更高的精度，适用于计算具有复杂形状的边界条件下的声散射问题。
本研究采用FMBEM方法研究浅海远程目标声散射问题，在此基础上设计和创建适用于该问题的声散射模型，并进行数值计算，以获得准确的声散射响应。
具体研究步骤如下：
1.建立浅海远程目标声散射模型
本研究以浅海中目标为散射体，考虑海底和水体的折射反射问题，建立散射模型。通过有限元法建立数值模型并进行网格划分。
2.开发FMBEM算法并实现
本研究基于开源的FMBEM程序库进行程序设计和实现，利用该方法进行声散射问题模拟计算，建立适用于浅海的散射模型。
3.进行数值计算分析
利用实现的算法对浅海远程目标进行散射计算，比较不同散射因素在声散射中的影响。通过计算结果比较和分析，探究散射响应的机理及影响因素。
4.分析比较
本研究所得结果与其他理论结果进行比较，进行数值计算的正确性和有效性验证。
三、研究意义
本研究基于FMBEM方法对浅海中的声散射问题进行了研究，可以从更微观的角度研究浅海中出现的声波传播及反射等问题。以了解散射现象的机理及规律，为浅海开发提供数据和模拟结果。
本研究快速的数值方法可用于大范围的海域声学传输模拟计算，可应用于声学基础研究、海洋环保、管道声学、声学探测等领域，有广泛的应用前景。
四、结论
本研究基于FMBEM方法在浅海远程目标声散射的研究领域取得了一定的进展。该研究成果可为了解声波在浅海环境中的散射与传播提供理论和数值模拟基础，为深入研究浅海环境下的声学特性，为海洋开发和保护提供科学依据和技术支持。