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快速半解析边界配点法:大规模复杂波场动力环境高精度模拟
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快速半解析边界配点法:大规模复杂波场动力环境高精度模拟

作者：李珺璞
出版社：科学出版社出版时间：2024-06-01
开本： B5 页数： 254
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快速半解析边界配点法:大规模复杂波场动力环境高精度模拟 版权信息

快速半解析边界配点法:大规模复杂波场动力环境高精度模拟 内容简介

围绕声波、水波、电磁波与工程结构物的复杂相互作用，本书旨在介绍半解析边界配点法在大规模复杂波场动力环境高精度模拟中的近期新研究进展。本书以声场作为阐述复杂波场动力环境高精度模拟基本计算理论的研究载体。在计算理论部分，主要包括概论和四个声场研究专题。其后，本书工程应用实例部分基于前述半解析边界配点法理论，将其拓展至水波与电磁波仿真。本书以大规模复杂波场动力环境高精度模拟中半解析边界配点法渐次涉及的关键力学瓶颈为技术路线，对目前在高性能计算领域尚未接近解决的力学瓶颈进行研究探讨。如何存储和求解由半解析边界配点法导致的高病态稠密矩阵是本书的核心研究命题。基于新研发技术，发展可快速仿真大规模复杂波场的高性能计算软件，是本书的核心研究目标。

快速半解析边界配点法:大规模复杂波场动力环境高精度模拟 目录

目录“博士后文库”序言前言**部分 计算理论第1章 概论31.1 引言31.2 声场计算中的数值方法81.2.1 边界元方法81.2.2 基本解方法81.2.3 奇异边界法91.2.4 边界节点法91.2.5 快速多极子算法101.2.6 核*立快速多极子算法111.2.7 有限差分法111.2.8 有限元方法111.2.9 无网格方法121.3 内容提要131.3.1 技术路线131.3.2章 节安排14第2章 中低频声场高精度计算的奇异边界法172.1 引言172.2 计算三维声场的源点强度因子182.3 计算声场边界解和近边界解的近奇异因子232.4 数值算例252.5 奇异工具箱312.5.1 介绍312.5.2 源点强度因子发展概述322.5.3 *立算例程序332.6 本章小结33第3章 高频声场高精度计算的修正奇异边界法343.1 引言343.2 修正奇异边界法353.3 数值算例373.4 本章小结43第4章 高频声场高精度计算的双层基本解方法444.1 引言444.2 基本解方法虚拟边界的物理本质和影响规律454.3 双层基本解方法474.4 调整参数的显式经验公式494.5 基本解方法离散误差推导504.6 三维Helmholtz方程源点强度因子534.7 数值实验564.8 本章小结66第5章 大规模科学与工程高精度计算的修正双层算法675.1 引言675.2 修正双层算法685.3 数值算例725.4 本章小结82第6章 大规模声场高精度计算的双层快速多极边界元方法836.1 引言836.2 基于Burton-Miller公式的双层快速多极边界元方法856.2.1 边界元基本公式856.2.2 基于Burton-Miller公式的快速多极边界元方法876.2.3 双层快速多极边界元方法906.3 数值算例916.4 本章小结105第7章 大规模科学与工程高精度计算的修正多层算法1077.1 引言1077.2 修正多层算法1087.2.1 修正双层算法回顾1087.2.2 修正多层算法1117.2.3 修正多层算法存储复杂度分析1157.3 数值算例1167.4 本章小结124第8章 时间依赖奇异边界法计算标量波方程1258.1 引言1258.2 时间依赖奇异边界法计算二维波方程1268.3 时间依赖奇异边界法计算三维波方程1308.4 基于时间依赖奇异边界法的主动噪声控制模型1338.5 本章小结135第9章 半解析边界配点法计算大规模复杂声场发展概述与展望1369.1 奇异边界法计算中低频声场发展概述1369.2 奇异边界法计算高频声场发展概述1389.3 奇异边界法计算大规模声场发展概述1399.4 奇异边界法计算标量波方程概述1419.5 半解析边界配点法发展展望141第二部分 工程应用实例第10章 复杂目标电磁散射高精度计算的正则化矩量法14710.1 引言14710.2 正则化矩量法14810.3 Burton-Miller型正则化矩量法15110.3.1 电场积分方程15110.3.2 磁场积分方程15310.3.3 混合场积分方程15510.3.4 奇异项和近奇异项计算15510.4 快速近场近似预调节方法15710.5 数值算例15910.6 本章小结166第11章 复杂目标电磁散射高精度计算的正则化快速多极矩量法16711.1 引言16711.2 声场计算与电磁计算的联系与区别16811.3 正则化快速多极矩量法16911.4 数值算例17211.5 本章小结177第12章 快速预报大尺度复杂目标宽频声散射特性的双层快速直接求解器17812.1 引言17812.2 双层快速直接求解器17812.3 数值算例18212.4 本章小结187第13章 近岸海洋动力环境高精度模拟的奇异边界法18813.1 引言18813.2 水下旅馆近岸海洋动力环境模拟18813.2.1 水下旅馆数学建模18913.2.2 奇异边界法计算二维修正Helmholtz方程19113.3 近岸椭圆桩柱水波绕流精确解及数值模拟19513.3.1 椭圆桩柱水波绕流精确解19613.3.2 奇异边界法计算二维Helmholtz方程20013.4 近岸海上风力发电机组与海浪相互作用模拟201参考文献205附录219附录A 2.2节三维Helmholtz方程的源点强度因子MATLAB代码219附录B 2.3节三维Helmholtz方程的近奇异因子MATLAB代码222附录C 正则化矩量法编程中的寻边算法227附录D 基于MATLAB的稀疏近似逆矩阵代码229附录E 二维Laplace方程、Helmholtz方程和修正Helmholtz方程源点强度因子230附录F 外域和内域问题源点强度因子相互关系230附录G 大规模复杂声场仿真相关文献列表231附录H 工程实例部分相关文献列表232附录I 变量命名表233编后记235
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快速半解析边界配点法:大规模复杂波场动力环境高精度模拟 作者简介

李珺璞，工学博士，郑州大学副教授，美国工业与应用数学学会会员，担任Mathematical and Computational Applications客座编辑。2010-2019年本、硕、博就读于河海大学，并于2019年获得工学博士学位。2017-2019年在国家留学基金委资助下，赴澳大利亚国立大学研究深造。2020年就职于郑州大学，并于2021年晋升副教授，2022年被聘为研究生导师。主要研究方向为大规模工程计算、计算波动力学，在大规模高频声场计算、海洋动力环境模拟、涂覆纳米涂层材料的散射体电磁散射计算等方面有系统研究，近年来致力于发展大规模复杂波场动力环境高精度模拟的快速半解析边界配点法技术。曾先后多次赴美国、白俄罗斯、黑山、澳大利亚等国的科研院校做学术访问。截至2024年1月，已出版英文专著1部，发表学术论文28篇，其中第一作者24篇，中国科学院1区9篇，8篇论文人选为ESI（Essential Science Indicators）高被引论文（前1%），1篇论文人选为ESI热点论文（前0.1%），SCI （Science Citation Index）引用700余次，H指数16，单篇最高引用81；授权发明专利1项，软件著作权2件；主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金特别资助及面上项目、海岸灾害及防护教育部重点实验室开放基金项目（揭榜挂帅）、河南省自然科学基金青年项目、河南省重点研发与推广专项（科技攻关）等国家级及省部级科研项目10余项；曾获河南省教育厅科技成果奖一等奖、宝钢教育奖、徐芝纶力学奖、博士生国家奖学金等多项荣誉奖励。

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