本書(shū)圍繞聲波、水波、電磁波與工程結(jié)構(gòu)物的復(fù)雜相互作用，本書(shū)旨在介紹半解析邊界配點(diǎn)法在大規(guī)模復(fù)雜波場(chǎng)動(dòng)力環(huán)境模擬中的最新研究進(jìn)展。本書(shū)以大規(guī)模復(fù)雜波場(chǎng)動(dòng)力環(huán)境模擬中半解析邊界配點(diǎn)法漸次涉及到的關(guān)鍵力學(xué)瓶頸為技術(shù)路線，對(duì)目前在高性能計(jì)算領(lǐng)域尚未完全解決的力學(xué)瓶頸進(jìn)行研究探討。如何存儲(chǔ)和求解由半解析邊界配點(diǎn)法導(dǎo)致的高病態(tài)稠密矩陣是本書(shū)的核心研究命題�；谛卵邪l(fā)技術(shù)，發(fā)展可快速仿真大規(guī)模復(fù)雜波場(chǎng)的高性能計(jì)算軟件，是本書(shū)的核心研究目標(biāo)。本書(shū)以聲場(chǎng)作為闡述復(fù)雜波場(chǎng)動(dòng)力環(huán)境模擬基本計(jì)算理論的研究載體。在計(jì)算理論部分，主要包括概論和四個(gè)聲場(chǎng)研究專(zhuān)題。
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國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目，中國(guó)博士后科學(xué)基金面上項(xiàng)目，中國(guó)博士后科學(xué)基金特別資助（站中）項(xiàng)目
目錄
“博士后文庫(kù)”序言
前言
第一部分 計(jì)算理論
第1章 概論3
1.1 引言3
1.2 聲場(chǎng)計(jì)算中的數(shù)值方法8
1.2.1 邊界元方法8
1.2.2 基本解方法8
1.2.3 奇異邊界法9
1.2.4 邊界節(jié)點(diǎn)法9
1.2.5 快速多極子算法10
1.2.6 核獨(dú)立快速多極子算法11
1.2.7 有限差分法11
1.2.8 有限元方法11
1.2.9 無(wú)網(wǎng)格方法12
1.3 內(nèi)容提要13
1.3.1 技術(shù)路線13
1.3.2章 節(jié)安排14
第2章 中低頻聲場(chǎng)高精度計(jì)算的奇異邊界法17
2.1 引言17
2.2 計(jì)算三維聲場(chǎng)的源點(diǎn)強(qiáng)度因子18
2.3 計(jì)算聲場(chǎng)邊界解和近邊界解的近奇異因子23
2.4 數(shù)值算例25
2.5 奇異工具箱31
2.5.1 介紹31
2.5.2 源點(diǎn)強(qiáng)度因子發(fā)展概述32
2.5.3 獨(dú)立算例程序33
2.6 本章小結(jié)33
第3章 高頻聲場(chǎng)高精度計(jì)算的修正奇異邊界法34
3.1 引言34
3.2 修正奇異邊界法35
3.3 數(shù)值算例37
3.4 本章小結(jié)43
第4章 高頻聲場(chǎng)高精度計(jì)算的雙層基本解方法44
4.1 引言44
4.2 基本解方法虛擬邊界的物理本質(zhì)和影響規(guī)律45
4.3 雙層基本解方法47
4.4 調(diào)整參數(shù)的顯式經(jīng)驗(yàn)公式49
4.5 基本解方法離散誤差推導(dǎo)50
4.6 三維Helmholtz方程源點(diǎn)強(qiáng)度因子53
4.7 數(shù)值實(shí)驗(yàn)56
4.8 本章小結(jié)66
第5章 大規(guī)模科學(xué)與工程高精度計(jì)算的修正雙層算法67
5.1 引言67
5.2 修正雙層算法68
5.3 數(shù)值算例72
5.4 本章小結(jié)82
第6章 大規(guī)模聲場(chǎng)高精度計(jì)算的雙層快速多極邊界元方法83
6.1 引言83
6.2 基于Burton-Miller公式的雙層快速多極邊界元方法85
6.2.1 邊界元基本公式85
6.2.2 基于Burton-Miller公式的快速多極邊界元方法87
6.2.3 雙層快速多極邊界元方法90
6.3 數(shù)值算例91
6.4 本章小結(jié)105
第7章 大規(guī)�？茖W(xué)與工程高精度計(jì)算的修正多層算法107
7.1 引言107
7.2 修正多層算法108
7.2.1 修正雙層算法回顧108
7.2.2 修正多層算法111
7.2.3 修正多層算法存儲(chǔ)復(fù)雜度分析115
7.3 數(shù)值算例116
7.4 本章小結(jié)124
第8章 時(shí)間依賴(lài)奇異邊界法計(jì)算標(biāo)量波方程125
8.1 引言125
8.2 時(shí)間依賴(lài)奇異邊界法計(jì)算二維波方程126
8.3 時(shí)間依賴(lài)奇異邊界法計(jì)算三維波方程130
8.4 基于時(shí)間依賴(lài)奇異邊界法的主動(dòng)噪聲控制模型133
8.5 本章小結(jié)135
第9章 半解析邊界配點(diǎn)法計(jì)算大規(guī)模復(fù)雜聲場(chǎng)發(fā)展概述與展望136
9.1 奇異邊界法計(jì)算中低頻聲場(chǎng)發(fā)展概述136
9.2 奇異邊界法計(jì)算高頻聲場(chǎng)發(fā)展概述138
9.3 奇異邊界法計(jì)算大規(guī)模聲場(chǎng)發(fā)展概述139
9.4 奇異邊界法計(jì)算標(biāo)量波方程概述141
9.5 半解析邊界配點(diǎn)法發(fā)展展望141
第二部分 工程應(yīng)用實(shí)例
第10章 復(fù)雜目標(biāo)電磁散射高精度計(jì)算的正則化矩量法147
10.1 引言147
10.2 正則化矩量法148
10.3 Burton-Miller型正則化矩量法151
10.3.1 電場(chǎng)積分方程151
10.3.2 磁場(chǎng)積分方程153
10.3.3 混合場(chǎng)積分方程155
10.3.4 奇異項(xiàng)和近奇異項(xiàng)計(jì)算155
10.4 快速近場(chǎng)近似預(yù)調(diào)節(jié)方法157
10.5 數(shù)值算例159
10.6 本章小結(jié)166
第11章 復(fù)雜目標(biāo)電磁散射高精度計(jì)算的正則化快速多極矩量法167
11.1 引言167
11.2 聲場(chǎng)計(jì)算與電磁計(jì)算的聯(lián)系與區(qū)別168
11.3 正則化快速多極矩量法169
11.4 數(shù)值算例172
11.5 本章小結(jié)177
第12章 快速預(yù)報(bào)大尺度復(fù)雜目標(biāo)寬頻聲散射特性的雙層快速直接求解器178
12.1 引言178
12.2 雙層快速直接求解器178
12.3 數(shù)值算例182
12.4 本章小結(jié)187
第13章 近岸海洋動(dòng)力環(huán)境高精度模擬的奇異邊界法188
13.1 引言188
13.2 水下旅館近岸海洋動(dòng)力環(huán)境模擬188
13.2.1 水下旅館數(shù)學(xué)建模189
13.2.2 奇異邊界法計(jì)算二維修正Helmholtz方程191
13.3 近岸橢圓樁柱水波繞流精確解及數(shù)值模擬195
13.3.1 橢圓樁柱水波繞流精確解196
13.3.2 奇異邊界法計(jì)算二維Helmholtz方程200
13.4 近岸海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與海浪相互作用模擬201
參考文獻(xiàn)205
附錄219
附錄A 2.2節(jié)三維Helmholtz方程的源點(diǎn)強(qiáng)度因子MATLAB代碼219
附錄B 2.3節(jié)三維Helmholtz方程的近奇異因子MATLAB代碼222
附錄C 正則化矩量法編程中的尋邊算法227
附錄D 基于MATLAB的稀疏近似逆矩陣代碼229
附錄E 二維Laplace方程、Helmholtz方程和修正Helmholtz方程源點(diǎn)強(qiáng)度因子230
附錄F 外域和內(nèi)域問(wèn)題源點(diǎn)強(qiáng)度因子相互關(guān)系230
附錄G 大規(guī)模復(fù)雜聲場(chǎng)仿真相關(guān)文獻(xiàn)列表231
附錄H 工程實(shí)例部分相關(guān)文獻(xiàn)列表232
附錄I 變量命名表233
編后記235
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