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刚性圆柱声散射特性的边界元法求解

【作者】 马建 [1] 汪海宾 [1] 高莎 [1] 刘晓宙 [1] 刘杰惠 [1] 何爱军 [2]

【关键词】 刚性圆柱 声散射 边界元法 散射场分布

摘要】声散射在检测声学和医疗成像诊断中是一个重要的现象,被检测物体外部形状的复杂性以及内部的缺陷或病变等会引起复杂的散射场.首先介绍了经典的无限长刚性圆柱在平面波入射下的声散射理论,引入了边界元法(the boundary element method,BEM),并且构建了模型计算边界元的声散射与理论解作对比.然后采用边界元法计算有限长刚性圆柱以及连线垂直于入射方向的两个刚性圆柱和不同轴长比的椭圆柱的声散射.计算结果表明,当无因次参量ka值比较小时,圆柱的尺寸比值以及双圆柱的情况对散射场分布的影响不大;当ka值比较大且圆柱的长度与半径比L/r值比较大时,无限长圆柱与有限长圆柱的散射场可以近似等效;增加双圆柱之间的距离,散射场的声压幅值和旁瓣的数目都会增加;椭圆柱的散射声场在轴长比a/b=2时声压较小.研究圆柱的散射问题具有丰富的意义,可以为目标物体的识别、缺陷的识别和定位等提供一定的理论依据.

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