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譜方法離散化的水聲傳播模型(精)

  • 作者：屠厚旺//王勇獻//朱小謙|責編:劉冀偉//張冬曄
  • 出版社：國防工業
  • ISBN：9787118144437
  • 出版日期：2026/08/01
  • 裝幀：精裝
  • 頁數：250
人民幣：RMB 128 元      售價：元
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內容大鋼
    本書系統闡述了譜方法應用於水下聲傳播建模與模擬中的理論基礎、演算法實現與模擬實踐；構建了一套基於Chebyshev正交多項式逼近的譜離散化框架，成功將波數積分的深度分離波動方程、簡正波模態方程及拋物方程三類波動類聲傳播建模理論離散化為高精度的線性代數系統。書中重點介紹了四類新型水聲傳播模型：波數積分譜模型、簡正波譜模型、寬角拋物方程譜模型以及面向三維問題的兩類混合譜模型。書中通過多種場景下的大量數值實驗系統驗證了所提方法的正確性，並與傳統方法進行了對比，揭示了譜模型在精度、效率與魯棒性方面的特點以及在淺海低頻波導模擬中的優勢。
    本書內容兼具理論深度與工程實用性，既可作為海洋科學、水聲工程、計算海洋聲學及電腦應用等相關專業研究生和高年級本科生的教學參考書，也可為從事聲納設計、水下探測和聲場模擬研究的專家學者和工程師提供參考。全書力求以嚴謹的數學推導、清晰的物理圖像與豐富的數值算例，為讀者開啟一條通往高精度水聲傳播建模與模擬的新途徑。
作者介紹
屠厚旺//王勇獻//朱小謙|責編:劉冀偉//張冬曄
目錄
第1章 緒論
  1.1 背景與意義
  1.2 水下聲傳播數值模擬的基本理論
    1.2.1 二維波動聲學理論
    1.2.2 二維射線聲學理論
    1.2.3 三維聲傳播理論
  1.3 譜方法概述
    1.3.1 譜方法的發展與應用概述
    1.3.2 譜方法在水聲傳播數值模擬中的應用
  1.4 本書主要內容
第2章 譜方法的基本理論
  2.1 加權殘差思想與譜方法
    2.1.1 加權殘差的思想
    2.1.2 加權殘差法的分類與特點
    2.1.3 譜方法的一般形式
  2.2 函數的多項式逼近理論
    2.2.1 最佳一致逼近
    2.2.2 最佳平方逼近
  2.3 正交多項式
    2.3.1 正交多項式的定義與性質
    2.3.2 正交多項式的零點
    2.3.3 Gauss型數值求積
  2.4 Chebyshev多項式及其逼近理論
    2.4.1 Chebyshev多項式
    2.4.2 Chebyshev-Gauss-Lobatto數值積分
    2.4.3 離散Chebyshev變換及其FFT加速演算法
    2.4.4 Chebyshev譜空間上的運算
    2.4.5 Chebyshev多項式逼近的誤差估計
  2.5 本章小結
第3章 譜方法離散化的波數積分模型
  3.1 積分變換理論
    3.1.1 點源聲場的積分變換理論
    3.1.2 線源聲場的積分變換理論
    3.1.3 界麵條件和邊界條件
    3.1.4 波數積分理論
  3.2 深度分離波動方程的譜離散化
    3.2.1 單層介質中深度分離波動方程的譜離散化
    3.2.2 水平分層介質中深度分離波動方程的譜離散化
    3.2.3 數值演算法
  3.3 數值模擬實驗
    3.3.1 理想流體波導
    3.3.2 偽線性聲速波導
    3.3.3 Pekeris波導
    3.3.4 Bucker波導
    3.3.5 Munk波導
  3.4 模型計算性能分析與評述
  3.5 本章小結
第4章 譜方法離散化的簡正波模型Ⅰ：面向距離無關波導
  4.1 經典簡正波理論
    4.1.1 點源聲場的簡正波理論

    4.1.2 線源聲場的簡正波理論
  4.2 模態方程的譜離散化
    4.2.1 單層介質中模態方程的譜離散化
    4.2.2 聲學半無限空間下邊界
    4.2.3 水平分層介質中模態方程的譜離散化
    4.2.4 數值演算法
  4.3 數值模擬實驗
    4.3.1 Pekeris波導
    4.3.2 海底聲學半空間波導
    4.3.3 Munk波導
  4.4 譜離散簡正波模型的效率分析
  4.5 本章小結
第5章 譜方法離散化的簡正波模型Ⅱ：面向距離相關波導
  5.1 弱距離相關波導的絕熱簡正波理論
    5.1.1 點源聲場的絕熱簡正波理論
    5.1.2 線源聲場的絕熱簡正波理論
    5.1.3 數值演算法
  5.2 距離相關波導的耦合簡正波理論
    5.2.1 點源聲場的耦合簡正波理論
    5.2.2 線源聲場的耦合簡正波理論
    5.2.3 數值演算法
  5.3 數值模擬實驗
    5.3.1 弱距離相關波導的絕熱簡正波模型
    5.3.2 距離相關波導的耦合簡正波模型
  5.4 距離相關簡正波理論的譜離散演算法效率分析
    5.4.1 絕熱簡正波的並行性分析與測試
    5.4.2 耦合簡正波的並行性分析與測試
  5.5 本章小結
第6章 譜方法離散化的拋物方程模型
  6.1 寬角拋物方程理論
    6.1.1 經典拋物方程理論
    6.1.2 Pade有理近似
  6.2 完美匹配層技術
  6.3 寬角拋物方程的譜離散化
    6.3.1 譜離散化方案
    6.3.2 數值演算法
  6.4 數值模擬實驗
    6.4.1 偽線性聲速波導
    6.4.2 平面平行波導
    6.4.3 暖核渦旋
  6.5 數值模型的討論
    6.5.1 SMPE參數的討論
    6.5.2 SMPE性能的討論
    6.5.3 地形起伏的討論
  6.6 本章小結
第7章 基於譜方法的三維聲傳播模型
  7.1 基於耦合簡正波－波數積分理論的准三維聲傳播模型
    7.1.1 積分變換技術
    7.1.2 耦合簡正波理論
    7.1.3 數值演算法

  7.2 基於絕熱簡正波－拋物方程理論的三維聲傳播模型
    7.2.1 水平折射方程
    7.2.2 模式拋物方程
    7.2.3 完美匹配層
    7.2.4 初始場
    7.2.5 模式拋物方程的譜離散化
    7.2.6 數值演算法
  7.3 數值模擬實驗
    7.3.1 准三維耦合簡正波－波數積分模型
    7.3.2 絕熱簡正波－拋物方程模型
  7.4 本章小結
第8章 結語
  8.1 全書工作總結
  8.2 展望
附錄A 若干理想波導的解析解
  A.1 二維理想流體波導的解析解
  A.2 偽線性聲速波導的解析解
  A.3 二維線源楔形波導的解析解
  A.4 三維理想流體波導的解析解
  A.5 Llyod鏡像解
    A.5.1 二維Llyod鏡像解
    A.5.2 三維Llyod鏡像解
  A.6 三維楔形波導的解析解
    A.6.1 理想海底情況
    A.6.2 穿透性海底情況
參考文獻

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