大规模结构-声学耦合问题的高精度快速计算方法研究

项目名称： 大规模结构-声学耦合问题的高精度快速计算方法研究

项目编号： No.11404208

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 吴海军

作者单位： 上海交通大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 当结构振动和外部声场的相互影响不容忽视时，需要建立耦合分析的方法才能精确计算此类结构-声学问题。但现有方法由于耦合理论及求解效率和精度的限制，无法满足大规模复杂结构-声学耦合问题对快速精确计算的要求。本课题拟建立一套理论清晰、算法稳健高效的大规模结构-声学耦合分析理论和高精度快速计算方法。首先发展考虑耦合效应的声辐射模态理论，研究结构-声学的耦合声辐射特性，建立一种具有半解析声学表达式的结构-声学快速耦合计算方法；另一方面，发展光滑有限元法的稀疏矩阵快速求逆技术，研究自适应展开法和多极子快速传递算法，以及基于高阶单元的精确耦合算法，发展基于声辐射模态的高效预处理技术，从而建立基于光滑有限元法和快速多极子边界元法的结构-声学高精度快速计算方法。最后，进行实验测量，验证所发展的耦合理论和计算方法的正确性。本课题研究成果可为重大装备设计中的结构-声学耦合分析提供高精度的快速计算方法。

中文关键词： 结构-声学耦合问题；快速多极子边界元法；声辐射模态；等几何分析；有限元法

英文摘要： It is inevitable to develop a coupling method for an accurate analysis of such structural-acoustic problems that the interactions between vibration of structure and exterior acoustics cannot be neglected. Due to limitations of computational efficiency and

英文关键词： structural-acoustic coupling；fast multipole BEM；acoustic radiation modes；isogeometric analysis；FEM