[發(fā)明專利]一種離散的四角切圓速度場中聲線追蹤計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510585591.8
• 申請日: 2015-09-15
• 公開（公告）號: CN105205246B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈炯;楊康;劉西陲;李益國
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 肖明芳

1.一種離散的四角切圓速度場中聲線追蹤計算方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)設(shè)置初始入射點及入射角度，并進行三角形越界判斷，如果越界說明小三角形超出速度場范圍，則執(zhí)行6)步驟；如未越界，則繼續(xù)進行2)步驟；

2)計算小三角形內(nèi)參數(shù)，確定小三角形的幾何形狀；

3)利用插值法求解出射點介質(zhì)的速度矢量；

4)計算相鄰三角形聲線折射角；

5)在三角形內(nèi)聲線沿入射點與出射點所在直線傳播；通過計算聲速與聲線上介質(zhì)速度和或差，得到飛渡時間；返回步驟1)；

6)將所有三角形內(nèi)的路程及時間累加，得到聲線路徑的總長度及時間；

步驟2)中，包括三角形高h、底邊長t、并確定小三角形各個頂點坐標(biāo)(x,y)、(x₁,y₁)、(x₂,y₂)，底邊中點坐標(biāo)(x_h,y_h)，底邊中點坐標(biāo)等于出射點坐標(biāo)(x_out,y_out)＝(x_h,y_h)，出射角度與入射角度相同，即a₁＝(a_1x,a_1y)，其中a_1x,a_1y分別為a₁在x和y坐標(biāo)軸方向的分量，a₁表示入射方向矢量；

步驟3)中，根據(jù)離散的速度場數(shù)據(jù)并以出射點所在的正方形網(wǎng)格為對象，將速度矢量分解為x和y方向的分量Vx和Vy，采用線性插值分別得到出射點速度分量，利用速度合成方法得到合速度大小V及方向tanθ；

步驟4)中，假設(shè)在每個三角形內(nèi)介質(zhì)速度相同，并以各三角形入射點處介質(zhì)速度代表，即此時滿足c₁＝c₂，c₁為相鄰三角形中前一三角形內(nèi)的聲速，c₂為后一三角形內(nèi)的聲速；以相鄰三角形內(nèi)介質(zhì)相對速度ΔV所在平面為分界面，以分界面法線與入射點介質(zhì)速度的夾角為入射角θ₁，根據(jù)運動介質(zhì)中Snell定律，求解聲線的折射角θ₂，并以折射后的聲線方向為下一三角形的入射點方向；

步驟4)中：

若入射角θ₁＝90，則折射角θ₂＝θ₁，此時聲線不發(fā)生折射；

若入射角θ₁≠90，則折射角

此時若則發(fā)生全反射，判斷折射角θ₂＝90；

上述中，c₁為相鄰三角形中前一三角形內(nèi)的聲速，c₂為后一三角形內(nèi)的聲速；v₁和v₂分別代表相鄰三角形的介質(zhì)速度；

步驟5)中，在三角形內(nèi)聲線沿入射點與出射點所在直線傳播；三角形內(nèi)聲波飛渡時間與介質(zhì)速度在聲線傳播路徑上的投影相關(guān)，通過計算聲速與聲線上介質(zhì)速度和或差，便能得到飛渡時間，飛渡時間time_i的計算公式如下：

timei=tc1+p→·V→,]]>

其中，t為小三角形底邊長；c₁為三角形內(nèi)聲速；為沿三角形高方向的單位向量；為三角形內(nèi)介質(zhì)的速度矢量。