水下目标低频散射特性研究

本文主要研究了水下复杂目标的低频散射特性,应用边界元理论,采用SYSNOISE软件计算了刚性球、标准刚性潜艇模型及弹性球壳的低频散射特性,并分别与经典理论解、标准解进行对比,结果显示SYSNOISE的计算结果与理论解具有较好的吻合.通过上述验证,说明使用SYSNOISE软件计算能有效地预测大型水下复杂目标的声散射情况.     

基于Abaqus和Isight的水下壳体声散射优化

针对水下椭圆壳的声散射优化问题,以壳体声散射强度最小为优化目标,以截面特征参数为设计变量建立模型。采用有限元与无限元耦合的混合优化方法,利用Python和Abaqus二次开发求解远场声散射强度,并结合Isight对水下壳体声散射进行优化。根据优化结果改进椭圆壳截面几何参数,可有效降低其声散射强度。     

水下结构声辐射问题之计算机仿真

该文采用混合有限元／边界元法计算水下结构物声辐射问题。为有限元软件包Nastran开发的Fortran代码用于计算外域流体的附加质量和附加阻尼,DMAP实现：Fortran代码与Nastran的结合,成功实现了应用现有有限元软件计算无界流域种结构辐射噪声的问题。采用Patran前后处理软件实现了对水下结构响应及其辐射声场的仿真。     

CUDA架构下的三维弹性静力学边界元并行计算

针对传统边界元法计算量大、计算效率低的问题,以三维弹性静力学的边界元法为对象,将基于CUDA的GPU并行计算应用到其边界元计算中,提出了基于CUDA架构的GPU并行算法.该算法首先对不同类型的边界元系数积分进行并行性分析,描述了相关的GPU并行算法,然后阐述了边界元方程组的求解方法及其并行策略.实验结果表明,文中算法较传统算法具有显著的加速效果.     

BeTSSi模型低频散射声场仿真研究

对频率为200Hz的标准潜艇通用模型的目标强度进行了仿真计算,并将计算结果与文献中根据BASIS方法所得到的参考值进行了验证比较,结果表明:在除去艇艏、艇艉外的大部分姿态角范围内,尤其是潜艇正横方位左右附近,论文所提方法的计算结果与BASIS方法给出的参考值取得了较好的一致.     

板块尺寸在板块元目标散射算法中的特性分析

板块元算法是在对 Kirchhoff 积分公式高频近似的基础上,采用几何建模的方法,计算目标散射声场.板块划分是板块元算法中的一个重要步骤,对计算精度与计算速度有着重要的影响.球体形状目标,因其形状简单,通过积分方法可以进行精确的求解,因此常被选择作为比较不同散射算法效能的参照对象.文中针对球体目标,分别采用板块元散射算法与解析解方法计算球体目标强度,分析不同频率和距离等情况下板块尺寸对板块元算法精度的影响.仿真结果表明,板块尺寸对计算结果的影响主要是由板块拟和目标曲面所导致的几何模型误差和近似计算中计算模型误差二者所引起     

求解二维随机多区域声波散射问题的快速多极边界元方法

快速多极算法(FMM)是求解大尺度边界元问题的一种很有效的快速算法.应用快速多极算法求解二维随机多区域声散射问题的边界积分方程.首先给出了求解该问题的边界积分方程,进而给出快速多极算法求解的算法实现过程以及积分算子的相应多极展开、局部展开和相应系数的转化关系式.最后通过对数值例子的计算表明快速多极算法在求解随机多区域声散射问题时的可行性及高效性,其求解存储量和计算量都是O(N).     

介质粗糙面与埋藏导体目标的电磁散射特性研究

本文将三维矢量有限元-边界元方法(Finite Element Method-Boundary Integral Method)与快速多极子(Fast Multi-pole Method,FMM)方法结合,研究了二维介质粗糙面下方埋藏导体目标的复合电磁散射特性。推导了复合模型电磁散射的FEM-BIM公式,针对FEM-BIM矩阵方程组的特点,采用混合迭代求解器求解FEM-BIM矩阵方程组,并采用FMM加速迭代求解过程,与矩量法(Method of Moments,MoM)和传统FEM-BIM方法的比对结果验证了本文算法的高效性和精确性。最后,结合Monte-Carlo方法,研究了地面下方炸弹型目标的复合电磁散射特性,分析了土壤湿度、埋地深度和地面粗糙度等参数变化对复合模型双站散射系数的影响。     

基于Abaqus的水下结构声辐射仿真方法

提出一种在Abaqus中直接完成辐射声场仿真的方法,该方法可大大减少流场网格层数.利用无限元的计算结果求解任意远处球形声场的声压;结合弹性球壳的解析解算例验证该方法的正确性,并将该方法拓展到细长型结构中.结果表明：基于Abaqus无限元的水下结构声辐射的计算方法简单、可行;采用有限元与无限元相结合的方法可以大幅度缩小流场区域.     

针对声屏障的轨道交通的降噪研究

该文针对目前轨道交通中普遍使用的声屏障的降噪方案,提出了在轻轨轨道间增加双面吸声声屏障的新方案,以此来达到进一步降噪的目的。运用边界元方法,建立轨道声屏障降噪的边界元分析模型,利用边界元仿真软件SYSNOISE得到仿真结果,在此基础上预测声屏障的降噪效果。并研究分析了声屏障高度对降噪性能的影响,通过对比不同高度的降噪性能,得到最佳声屏障高度。最终通过对两种方案的降噪结果的对比,说明新的方案具有更好的降噪效果。     

修正共形FDTD技术在声散射中的应用

传统时域有限差分法(UFDTD)将曲面目标边界作为台阶近似来处理,当网格划分不很精细时,计算结果会有很大的误差.共形技术可以解决这一问题,但它要满足一定的共形条件,实现起来比较困难.针对刚性目标的声散射问题,提出一种修正共形技术,它不需要满足任何共形条件就能达到很好的稳定性.文中给出了此共形技术的基本原理和稳定性证明,并针对声散射问题进行数值模拟.仿真结果表明:在同样计算量的情况下,此方法的计算精度明显高于传统方法;在同样计算精度的情况下,此方法的计算量大约比传统方法节省50%.     

大尺寸导体目标的低频宽带散射测量与仿真

用扫频方法测量了缩比模型的低频宽带雷达散射截面,通过变换得到大尺寸导体目标的低频宽带RCS;并利用时域有限差分方法对全尺寸导体目标的雷达散射截面进行仿真计算,也得到了大尺寸的导体目标的低频宽带RCS;结果表明了这两种方法的一致性,为获得大尺寸导体目标的低频宽带散射特性提供了可以信赖的手段.     

一种面向大规模序列数据的交互特征并行挖掘算法

序列是一种重要的数据类型,在诸多应用领域广泛存在.基于序列的特征选择具有广阔的现实应用场景.交互特征是指一组整体具有显著强于单独个体与目标相关性的特征集合.从大规模序列中挖掘交互特征面临着位点的“组合爆炸”问题,计算挑战性极大.针对该问题,以生物领域高通量测序数据为背景,提出了一种新的基于并行处理和演化计算的高阶交互特征挖掘算法.位点数是制约交互作用挖掘效率的根本因素.摈弃了现有方法基于序列分块的并行策略,采用基于位点分块的并行思想,具有天然的效率优势.进一步,提出了极大等位公共子序列(maximal allelic common subsequence, MACS)的概念并设计了基于MACS的特征区域划分策略.该策略能将交互特征的查找范围缩小至许多“碎片”空间,并保证不同“碎片”间不存在交互特征,避免计算耦合引起的高额通信代价.利用基于置换搜索的并行蚁群算法,执行交互特征选择.大量真实数据集和合成数据集上的实验结果,证实提出的PACOIFS算法在有效性和效率上优于同类其他算法.     

电大尺寸复杂目标散射问题的并行矩量法分析

目前飞机和导弹等电大尺寸复杂目标的电磁散射特性采用高频分析法精度较低,本文研究在PC集群环境下三维导体散射问题矩量法的并行化,并应用于复杂目标的RCS计算.本文使用混合积分方程,再用RWG基函数进行离散,阻抗矩阵元素按行分解,并行共轭梯度法进行求解,通过MPI通信库实现.最后使用基准目标NASA杏仁核验证了该并行计算的...     

RCS测试中的低散射载体设计及仿真分析

在雷达散射截面(RCS)测试中,低散射载体的设计结果取决于被测目标的RCS量级;为进行细节性隐身设计,获得台阶与缝隙排除载体干扰后的RCS水平,提出一种在台阶与缝隙RCS测试中的低散射载体设计方法;采用多层快速多极子算法,对低散射载体相邻曲面连接方式、台阶与缝隙在载体上的位置、前缘尖削度、倒圆半径对散射特性的影响进行仿真分析;仿真计算结果表明,控制载体表面曲率的变化、加大前缘尖削度、减小拼接曲面倒圆半径能有效降低载体前向散射水平,由于载体曲面一侧的散射水平低于平面一侧散射水平,台阶与缝隙特征应位于曲面上;对RCS测试中低散射载体设计具有指导意义。     

基于多块结构网格大规模并行计算的负载均衡设计及实现

结构网格具有网格生成速度快、质量高、数据结构相对简单、较适用于流体表面应力集中的运算等优点。在大规模 CFD（Computational Fluid Dynamics）并行计算中,需要将网格区域划分为多块网格,而多块网格之间的数据通信会制约并行计算能力的提高,因此对结构网格的负载平衡优化是提高并行计算能力的重点。本文提出了一个采用多层次 k-way 多约束条件图剖分算法来改进负载平衡的方案,并对 M6 翼型和 CRM 模型的多种规模进行了实际计算,结果证明多层次 k-way图剖分算法能够有效地优化负载平衡,在此基础上得到了最优节点间的计算负载平衡和通信负载平衡,最终达到了理想的并行效率。     

声学法海底热液口测温方法及其关键技术

针对海底热液口高温、腐蚀的恶劣环境以及不利于二维温度场测量的特点,采用声学测温的基本方法,提出了海底热液口高精度飞渡时间测量和截面二维温度场重建这两个关键技术。同时引入了数据层析还原算法,进行了单峰温度场的还原实验。实验结果验证了声学法应用于海底热液口温度场测量的正确性和可行性。     

基于CUDA的SKINNY加密算法并行实现与分析

针对SKINNY加密算法在中央处理器(CPU)下实现效率偏低的问题,提出一种基于图形处理器(GPU)的快速实现方法.首先,结合SKINNY算法的结构特征提出优化方案,将5个分步操作优化整合为1个整体运算;然后,分析该算法的电子密码本(ECB)模式和计数器(CTR)模式的特性,并给出并行粒度、内存分配等并行设计方案.实验...     

基于并行计算的无人机影像角点检测

无人机影像数据量通常很大,导致串行计算难以满足角点快速检测的需要。针对该问题,利用改进的Harris角点检测算法,以各图像块的标准差表征其计算量,为充分利用硬件资源,采用OpenMP进行并行编程,并优化调度策略,将循环迭代依据计算量的大小平均分配给每个线程,使各线程负载尽可能均衡,从而实现角点检测多核并行计算的最优化。实验结果表明,该方法可较大地提高无人机影像角点检测效率。