(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211040520.6 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 上海索辰信息科技股份有限公司 地址 201204 上海市浦东 新区五星路676弄 27号 (72)发明人 钟策　陈赫　 (74)专利代理 机构 上海泰能知识产权代理事务 所(普通合伙) 3123 3 专利代理师 宋缨　钱文斌 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 113/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于完美匹配层的无限声场仿真方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于完美匹配层的无限声 场仿真方法， 包括以下步骤： 在不考虑流动情况 下， 构建无源声场的亥姆霍兹方程； 在计算域周 围赋予完美匹配层区域， 并使用复数坐标形式表 示增加完美匹配层区域后的亥姆霍兹方程； 对所 述计算域采用三角形非结构网格进行分割， 对所 述完美匹配层区域采用四边形结构网格进行分 割； 对分割后的所述计算域和完美匹配层区域采 用有限元方法进行离散， 得到弱形式的亥姆霍兹 方程， 并进行求解得到声压分布曲线。 本发明能 够有效地解决虚假反射， 计算成本高， 难以实现 等问题。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 115374674 A 2022.11.22 CN 115374674 A 1.一种基于 完美匹配层的无限声场仿真方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)在不考虑流动情况 下， 构建无源声场的亥姆霍兹方程； (2)在计算域周围赋予完美匹配层区域， 并使用复数坐标形式表示增加完美匹配层区 域后的亥姆霍兹方程； (3)对所述计算域采用三角形非结构网格进行分割， 对所述完美匹配层区域采用四边 形结构网格进行分割； (4)对分割后的所述计算域和完美匹配层区域采用有限元方法进行离散， 得到弱形式 的亥姆霍兹方程， 并进行求 解得到声压分布曲线。 2.根据权利要求1所述的基于完美匹配层的无限声场仿真方法， 其特征在于， 所述步骤 (1)中构建的无源声场的亥姆霍兹方程表示为： Δp+k2p＝0， 其中， Δ为拉普拉斯算子， p为 声场中的声压， k 为波数。 3.根据权利要求2所述的基于完美匹配层的无限声场仿真方法， 其特征在于， 所述步骤 (2)中使用复数坐标 形式表示增 加完美匹配层区域后的亥姆霍兹方程具体为： 其中， 表示x方向 映射系数， 表示y方向映射系数， σx表示完美匹配层区域在x 方向的吸收函数， σy表示完美匹配层区域在y方向的吸收函 数， vx表示网格点在x方向到边界 上的法向距离， vy表示网格点在y方向到边 界上的法向距离， a表示完美匹配层区域在x方向 的最小坐标值， b*表示完美匹配层区域在y方向的最大坐标值， b 表示完美匹配层区域在y方 向的最小坐标值。 4.根据权利要求3所述的基于完美匹配层的无限声场仿真方法， 其特征在于， 所述弱形 式的亥姆霍兹方程表示 为： 其 中 ， ΩF为计算域， ΩA为完美匹配层区域， 表示计算域内网格点的声 压， 表示有限元中型函 数， 表示PML区域内网格点的声压， Γ表示计算域边界， g表示物理域的声波振幅对平面 外法向量的求 导， s表示 边界长度离 散单元。 5.根据权利要求4所述的基于完美匹配层的无限声场仿真方法， 其特征在于， 所述完美 匹配层区域在x方向的吸收函数 所述完美匹配层区域在y方向的吸收函数 c为声速。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115374674 A 2一种基于完美匹配层的无限声场仿真方 法 技术领域 [0001]本发明涉及工业仿真技术领域， 特别是涉及一种基于完美匹配层的无限声场仿真 方法。 背景技术 [0002]对于无限声场问题， 如水下结构的声辐射、 声散射等问题， 以及无限域中声传播等 问题， 通常采用声学边界元， 声学无限元， 声学有限元等方法， 以上数值方法均需要对计算 域进行截断处 理。 [0003]现有比较主流的截断处理方法为完美匹配层(PML)方法， 它是在计算域的周围增 加一个吸收层， 模拟各向异 性材料， 吸收辐射到该区域的散射场， 计算域边界不会产生虚 假 反射。 但在实际应用中， 由于PML必须在感兴趣区域的有限距离上被截断， 因此它的外部边 界产生了人工反射。 此时， 对问题进行离散化求解通常会导致误差变大， 虽然通过增加PML 厚度等方法可以降低计算 误差， 但是这种方式会大 大增加计算成本， 导 致有时候并不可 行。 发明内容 [0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于完美匹配层的无限声场仿真方法， 能 够有效地 解决虚假反射， 计算成本高， 难以实现等问题。 [0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 提供一种基于完美匹配层的无限声 场仿真方法， 包括以下步骤： [0006](1)在不考虑流动情况 下， 构建无源声场的亥姆霍兹方程； [0007](2)在计算域周围赋予完美匹配层 区域， 并使用复数坐标形式表示增加完美匹配 层区域后的亥姆霍兹方程； [0008](3)对所述计算域采用三角形非结构网格进行分割， 对所述完美匹配层区域采用 四边形结构网格进行分割； [0009](4)对分割后的所述计算域和完美匹配层区域采用有限元方法进行离散， 得到弱 形式的亥姆霍兹方程， 并进行求 解得到声压分布曲线。 [0010]所述步骤(1)中构建的无源声场的亥姆霍兹方程表示为： Δp+k2p＝0， 其中， Δ为 拉普拉斯 算子， p为声场中的声压， k 为波数。 [0011]所述步骤(2)中使用复数坐标形式表示增加完美匹配层区域后的亥姆霍兹方程具 体为： 其中， 表示x方 向映射系数， 表示y方向映射系数， σx表示完美匹配层区域在 x方向的吸收函数， σy表示完美匹配层区域在y方向的吸收函数， vx表示网格点在x方向到边说　明　书 1/4 页 3 CN 115374674 A 3