收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

弹性波和声波的时域仿真方法研究

黄文武  
【摘要】:时域有限差分(FDTD)法是求解电磁波、弹性波、声波等波动问题的一种数值计算方法,它把带时间变量的波动微分方程转化为差分方程来求解波场各分量,得到时间系列的场分量的空间分布。自FDTD法创建以来,它广泛应用于电磁波、弹性波和声波的传播过程,以及与目标相互作用过程的研究中。 超声检测是一种有效的医疗诊断技术,其物理基础是超声波在生物组织中的传播规律,也即利用各种组织声学特性的差异来区分不同组织,特别是区分正常组织和病变组织。超声传播规律的研究对诊断是十分重要的,其方法是先对生物组织进行复杂的建模,然后建立这个模型的波动方程,根据已知声源,求解声波在模型中的传播规律,从而得到声波在该生物组织中传播规律的近似。时域有限差分法对复杂模型的适用性,预示着这是研究超声传播规律的有效技术。本文进行时域有限差分法研究的目的就是解决医学超声探测的动态计算机仿真问题。 生物组织的不同建模要求涉及到弹性波和声波问题。本文研究了弹性波和声波领域的时域有限差分原理,包括二维和三维问题的FDTD计算; 对FDTD算法的稳定性条件和数值色散做了简单的分析; 讨论并选取了激励源的合适形式,以及激励源的设置方式。 吸收边界条件是时域有限差分法的一个重要问题,FDTD模拟的是有限区域的波场计算,因而必须在截断边界处设置特殊边界来吸收外向行波。本文采用了分解场分量的完全匹配层(PML)吸收边界条件来吸收外向行波,并对其进行改进,应用在弹性波和声波领域。 最后,本文对弹性波和声波领域的FDTD算法的稳定性和PML吸收边界条件的吸收效果进行了检验。结果表明,本文编写的FDTD程序运行稳定,且PML边界吸收效果良好。利用该程序对弹性波和声波与目标相互作用问题进行了二维和三维的FDTD计算,也对分层异类媒质中的波动传播进行了FDTD模拟。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张波;二维介质柱光子晶体波导吸收边界条件[J];物理学报;2005年12期
2 杨佳佳;郭鹏;;适用于VTI介质地震波方程的PML吸收边界[J];内蒙古石油化工;2011年08期
3 陈可洋;;声波完全匹配层吸收边界条件的改进算法[J];石油物探;2009年01期
4 赵倩;侯新宇;;应用FEM/PML/ABC方法分析角反射器的电磁散射[J];弹箭与制导学报;2006年S8期
5 陈建华;牛中奇;;保护带对不同参数微带线信号和噪声的影响[J];电波科学学报;2010年01期
6 熊章强;毛承英;;声波数值模拟中改进的非分裂式PML边界条件[J];石油地球物理勘探;2011年01期
7 陈湛;马燕云;邵福球;周东方;卓红斌;银燕;欧阳建明;;完全匹配层吸收边界在2D3V等离子体粒子模拟中的实现[J];强激光与粒子束;2010年05期
8 陈浩;王秀明;赵海波;;旋转交错网格有限差分及其完全匹配层吸收边界条件[J];科学通报;2006年17期
9 魏东;周正干;;固体中脉冲超声波传播的有限差分模拟[J];航空学报;2010年02期
10 杨利霞;王袆君;谢应涛;王刚;;截断各向异性等离子体的修正各向异性完全匹配层吸收边界[J];强激光与粒子束;2011年01期
11 李先进;周璧华;付卫东;谷深远;马亻见;陈强;;PML在FDTD法计算地闪回击辐射场中的应用[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2007年03期
12 徐涵,常文蔚,银燕;时域有限差分法中电磁场的吸收边界条件[J];计算物理;2003年04期
13 易韵;陈彬;;基于Split-Field FDTD法的近埋地无限长散射体二维算法[J];电波科学学报;2007年03期
14 秦臻;卢明辉;郑晓东;姚姚;张才;宋建勇;;弹性波正演模拟中改进的非分裂式PML实现方法(英文)[J];Applied Geophysics;2009年02期
15 王玥,王建国,张殿辉;卷积完全匹配层截断3维金属矩形波导的应用研究[J];强激光与粒子束;2005年10期
16 秦臻;任培罡;姚姚;张才;;弹性波正演模拟中PML吸收边界条件的改进[J];地球科学(中国地质大学学报);2009年04期
17 胡斌;杨育霞;;不同电磁边界设置的仿真研究[J];微计算机信息;2009年25期
18 昌彦君;张莹;曹中林;;探地雷达数值模拟实验研究[J];实验技术与管理;2009年04期
19 齐国雷;周东方;饶育萍;宋航;;FDTD方法分析高功率微波粗糙地面散射特性[J];强激光与粒子束;2010年09期
20 曾繁春;陈加清;梁妙元;王盼;;冲击泄流时接地体周围电势分布的FDTD分析[J];安全与电磁兼容;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张洪欣;吕英华;黄永明;;PML在三维柱坐标系下的应用及近场-远场转换[A];第十二届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2002年
2 胡驰;;三维修正的完全匹配层吸收边界条件[A];电波科学学报[C];2011年
3 孙梅;李风华;;FDTD算法在甚低频浅海声传播中的应用[A];2007年全国水声学学术会议论文集[C];2007年
4 毛军发;李征帆;;二重一阶Mur吸收边界条件[A];1997年全国微波会议论文集(下册)[C];1997年
5 杨晓冬;白玉;冯琳琳;李智楠;;Z变换法改进PML-FDTD吸收边界条件[A];2010年全国电磁兼容会议论文集[C];2010年
6 袁伟良;梁昌洪;;廖氏吸收边界条件的解析表述[A];1997年全国微波会议论文集(下册)[C];1997年
7 陈军;洪伟;;一种有效的数值吸收边界条件及其在散射问题中的应用[A];1995年全国微波会议论文集(下册)[C];1995年
8 喻志远;薛良金;林为干;;时域有限差分算法中的混合吸收边界条件[A];1995年全国微波会议论文集(下册)[C];1995年
9 王树凯;郑宏兴;;UPML中Z变换的应用[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
10 潘文俊;童创明;周明;;UPML吸收边界在等离子体涂覆目标计算中的应用[A];2009年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐瑶;时域有限差分算法在超声非衍射波声场仿真中的应用[D];中国科学技术大学;2012年
2 马弘舸;瞬态电磁脉冲的时域伪谱方法:研究、改进及应用[D];电子科技大学;2005年
3 李建雄;时域有限差分法中完全匹配层的实现算法研究[D];天津大学;2007年
4 胡平;探地雷达数值模拟技术的应用研究[D];中国地质大学(北京);2005年
5 高强业;时域多分辨方法研究及其在电磁散射中的应用[D];南京航空航天大学;2011年
6 王强;三维空间微波毫米波集成电路的仿真研究[D];上海大学;2001年
7 黄纪军;FOPEN SAR地面目标散射特性分析及检测研究[D];国防科学技术大学;2005年
8 王瑞;左手材料电磁特性与时域有限差分算法研究[D];武汉大学;2010年
9 陈鹏;透地通信的电磁场仿真及其并行算法研究[D];华中科技大学;2008年
10 张凯;电磁场问题的PML方法与哈密顿偏微系统的多辛算法[D];吉林大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄文武;弹性波和声波的时域仿真方法研究[D];天津大学;2005年
2 周丹凤;微波电路的时域谱元快速分析[D];南京理工大学;2010年
3 龚亚军;高阶吸收边界条件及有限元方法解电磁边值问题[D];电子科技大学;2011年
4 周庆华;吸收边界条件的研究及其在电磁散射中的应用[D];湖南大学;2009年
5 郑毅;基于FDTD的有限宽度接地板共面波导传输特性研究[D];电子科技大学;2009年
6 马月红;时域有限差分法及其在电磁波测井正演问题中应用[D];燕山大学;2007年
7 赵金昌;基于FDTD分析有限地共面波导电磁特性[D];电子科技大学;2008年
8 吴宝杰;探地雷达二维正演模拟及其工程实例[D];浙江大学;2007年
9 王烁;高阶精度时域有限差分方法的研究及其应用[D];电子科技大学;2008年
10 刘全刚;广义完全匹配层在二维电磁散射中应用[D];安徽大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978