搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

一种更具普适性的浅海不确定声场快速算法

程广利 张明敏 胡金华

引用本文:
Citation:

一种更具普适性的浅海不确定声场快速算法

程广利, 张明敏, 胡金华

A fast and more universal algorithm for an uncertain acoustic filed in shallow-water

Cheng Guang-Li, Zhang Ming-Min, Hu Jin-Hua
PDF
导出引用
  • 非嵌入式随机多项式展开法是目前性能最优的一种不确定声场快速算法,但配点的选择对算法计算精度影响较大,且当计算随不确定海洋环境参数变化剧烈的声场输出时,需采用分段概率配点法等特殊方法处理. 基于Kriging模型提出了一种新的浅海不确定声场快速算法. 首先给出了该算法的理论推导,然后通过数值计算验证了算法性能,并给出具体的物理解释. 结果表明:在同等条件下,新算法的计算精度较非嵌入式随机多项式展开法更高;无需针对声场输出随不确定海洋环境参数的变化情况采取特殊处理过程;克服了非嵌入式随机多项式展开法为提高计算精度将随机多项式展开至非常高的阶数,从而增加计算量的不足;较非嵌入式随机多项式展开法,其样本点的选择简单易行,且可直接计算误差. 因此,本文算法较非嵌入式随机多项式展开法普适性更强.
    Non-intrusive polynomial chaos expansion (NPCE) method is a fast algorithm with the best performances for an uncertain acoustic filed currently, in which the selection of collocation points is an important factor for the computational accuracy, and some special processing methods such as piecewise probabilistic collocation method, should be adopted when the outputs of acoustic field vary severely with uncertain ocean environmental parameters. A new fast algorithm for uncertain acoustic filed in shallow-water is proposed based on Kriging model. The theoretical description of the new algorithm is given, and numerical simulations are conducted to verify the performances of the proposed algorithm. The physical interpretations are given in detail. The results demonstrate that the proposed algorithm is more accurate than the NPCE method under the same conditions, and any special processing method does not need to be adopted when the outputs of acoustic field vary severely with the uncertain ocean environmental parameters. The weakness of NPCE method can be overcome by the proposed algorithm, which is that the computational cost increases with the stochastic polynomial expanding to a higher order for enhancing the computational accuracy. The selection of sample point of the proposed algorithm is simpler and easier than that of NPCE method, and the calculation errors can be given directly. Thus, the proposed algorithm is more universal than NPCE method.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51009146)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51009146).
    [1]

    Cheng G L, Zhang M M 2013 Acta Acoust. 38 294 (in Chinese) [程广利, 张明敏 2013 声学学报 38 294]

    [2]

    Liu Z W, Sun C, Du J Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 064303 [刘宗伟, 孙超, 杜金燕 2013 物理学报 62 064303]

    [3]

    Livingston E S, Goff J A, Finette S, Abbot P, Lynch J F, Hodgkiss W S 2006 IEEE J. Ocean. Eng. 31 245

    [4]

    Kevin R J 2009 Ph. D. Dissertation (Michigan: University of Michigan)

    [5]

    Kevin R J, David R D 2008 J. Acoust. Soc. Am. 124 1465

    [6]

    Steven F 2005 J. Acoust. Soc. Am. 117 997

    [7]

    Khine Y Y, Steven F, Dennis B C 2010 J. Comp. Acoust. 18 397

    [8]

    Dennis B, Creamer 2006 J. Acoust. Soc. Am. 119 1979

    [9]

    Kevin R J, David R 2011 J. Acoust. Soc. Am. 129 589

    [10]

    Cheng G L, Zhang M M 2013 Tech. Acoust. 32 7 (in Chinese) [程广利, 张明敏 2013 声学技术 32 7]

    [11]

    Cheng G L, Zhang M M 2013 J. Harbin Engineer. Univ. 34 21 (in Chinese) [程广利, 张明敏 2013 哈尔滨工程大学学报 34 21]

    [12]

    Deutsch C V, Wilde B J 2013 Int. J. Coal Geology 112 87

    [13]

    Yin D W, Li B W, Wang Y H, Feng X J 2011 Acta Aeronaut. Astronaut. Sin. 25 99 (in Chinese) [尹大伟, 李本威, 王永华, 冯向军 2011 航空学报 25 99]

    [14]

    Kwak S, Kin H K, Cha J W 2013 Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineering 62 177

    [15]

    Su Y H, Yang H B 2012 Chin. J. Appl. Mech. 29 705 (in Chinese) [苏永华, 杨红波 2012 应用力学学报 29 705]

    [16]

    Wang L X, Fang D Z, Zhang M Y 2006 Handbook of Math (Beijing: Higher Education Press) p497 (in Chinese) [王连祥, 方德植, 张鸣镛 2006 数学手册 (北京: 高等教育出版社) 第497页]

    [17]

    Martin J D 2009 J. Mech. Design 1 1

  • [1]

    Cheng G L, Zhang M M 2013 Acta Acoust. 38 294 (in Chinese) [程广利, 张明敏 2013 声学学报 38 294]

    [2]

    Liu Z W, Sun C, Du J Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 064303 [刘宗伟, 孙超, 杜金燕 2013 物理学报 62 064303]

    [3]

    Livingston E S, Goff J A, Finette S, Abbot P, Lynch J F, Hodgkiss W S 2006 IEEE J. Ocean. Eng. 31 245

    [4]

    Kevin R J 2009 Ph. D. Dissertation (Michigan: University of Michigan)

    [5]

    Kevin R J, David R D 2008 J. Acoust. Soc. Am. 124 1465

    [6]

    Steven F 2005 J. Acoust. Soc. Am. 117 997

    [7]

    Khine Y Y, Steven F, Dennis B C 2010 J. Comp. Acoust. 18 397

    [8]

    Dennis B, Creamer 2006 J. Acoust. Soc. Am. 119 1979

    [9]

    Kevin R J, David R 2011 J. Acoust. Soc. Am. 129 589

    [10]

    Cheng G L, Zhang M M 2013 Tech. Acoust. 32 7 (in Chinese) [程广利, 张明敏 2013 声学技术 32 7]

    [11]

    Cheng G L, Zhang M M 2013 J. Harbin Engineer. Univ. 34 21 (in Chinese) [程广利, 张明敏 2013 哈尔滨工程大学学报 34 21]

    [12]

    Deutsch C V, Wilde B J 2013 Int. J. Coal Geology 112 87

    [13]

    Yin D W, Li B W, Wang Y H, Feng X J 2011 Acta Aeronaut. Astronaut. Sin. 25 99 (in Chinese) [尹大伟, 李本威, 王永华, 冯向军 2011 航空学报 25 99]

    [14]

    Kwak S, Kin H K, Cha J W 2013 Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineering 62 177

    [15]

    Su Y H, Yang H B 2012 Chin. J. Appl. Mech. 29 705 (in Chinese) [苏永华, 杨红波 2012 应用力学学报 29 705]

    [16]

    Wang L X, Fang D Z, Zhang M Y 2006 Handbook of Math (Beijing: Higher Education Press) p497 (in Chinese) [王连祥, 方德植, 张鸣镛 2006 数学手册 (北京: 高等教育出版社) 第497页]

    [17]

    Martin J D 2009 J. Mech. Design 1 1

  • [1] 庄杰, 韩瑞, 季振宇, 石富坤. 量化电导率模型参数多样性导致的脉冲电场消融预测的不确定性. 物理学报, 2023, 72(14): 147701. doi: 10.7498/aps.72.20230203
    [2] 张蕾. 斯格明子相关的螺旋磁有序体系的临界行为. 物理学报, 2018, 67(13): 137501. doi: 10.7498/aps.67.20180137
    [3] 阚勇, 闫丽萍, 赵翔, 周海京, 刘强, 黄卡玛. 基于电磁拓扑的多腔体屏蔽效能快速算法. 物理学报, 2016, 65(3): 030702. doi: 10.7498/aps.65.030702
    [4] 柴水荣, 郭立新. 基于压缩感知的一维海面与二维舰船复合后向电磁散射快速算法研究. 物理学报, 2015, 64(6): 060301. doi: 10.7498/aps.64.060301
    [5] 李世宝, 娄琳琳, 陈瑞祥, 洪利. 一种复杂网络路由策略的普适优化算法. 物理学报, 2014, 63(2): 028901. doi: 10.7498/aps.63.028901
    [6] 曾喆昭, 雷妮, 盛立锃. 不确定混沌系统的多项式函数模型补偿控制. 物理学报, 2013, 62(15): 150506. doi: 10.7498/aps.62.150506
    [7] 刘宗伟, 孙超, 杜金燕. 不确定海洋声场中的检测性能损失环境敏感度度量. 物理学报, 2013, 62(6): 064303. doi: 10.7498/aps.62.064303
    [8] 鲁公儒, 李新强, 李艳敏, 苏方. 代非普适Z'模型下中性Bs介子混合的研究. 物理学报, 2012, 61(24): 241301. doi: 10.7498/aps.61.241301
    [9] 陈志旺, 刘文龙. Rössler超混沌系统多变量广义预测控制快速算法. 物理学报, 2011, 60(5): 050506. doi: 10.7498/aps.60.050506
    [10] 陈志旺, 刘文龙. Hénon混沌系统广义预测控制无静差快速算法. 物理学报, 2011, 60(1): 010512. doi: 10.7498/aps.60.010512
    [11] 陈桂波, 毕娟, 汪剑波, 陈新邑, 孙贯成, 卢俊. 水平层状介质中电磁场并矢Green函数的一种快速新算法. 物理学报, 2011, 60(9): 094102. doi: 10.7498/aps.60.094102
    [12] 温淑焕, 王哲, 刘福才. Hénon混沌系统的自适应广义预测控制快速算法. 物理学报, 2009, 58(6): 3753-3758. doi: 10.7498/aps.58.3753
    [13] 温淑焕. Hénon混沌系统的自适应预测函数控制快速算法. 物理学报, 2009, 58(8): 5209-5213. doi: 10.7498/aps.58.5209
    [14] 刘世元, 顾华勇, 张传维, 沈宏伟. 基于修正等效介质理论的微纳深沟槽结构反射率快速算法研究. 物理学报, 2008, 57(9): 5996-6001. doi: 10.7498/aps.57.5996
    [15] 盛利元, 肖燕予, 盛 喆. 将混沌序列变换成均匀伪随机序列的普适算法. 物理学报, 2008, 57(7): 4007-4013. doi: 10.7498/aps.57.4007
    [16] 刘福才, 梁晓明. Hénon混沌系统的广义预测控制与同步快速算法. 物理学报, 2005, 54(10): 4584-4589. doi: 10.7498/aps.54.4584
    [17] 窦春霞, 张淑清. 基于观测器的模型不确定的耦合时空混沌H∞跟踪控制. 物理学报, 2004, 53(12): 4120-4125. doi: 10.7498/aps.53.4120
    [18] 任浩, 顾德炜, 潘正权, 应和平. 自对耦无序分布随机链Potts模型的临界普适性研究. 物理学报, 2004, 53(1): 265-271. doi: 10.7498/aps.53.265
    [19] 邓文基. 推广的EZ模型中的普适性行为. 物理学报, 2002, 51(6): 1171-1174. doi: 10.7498/aps.51.1171
    [20] 顾德炜, 应和平, 季达人. 蒙特卡罗短时临界动力学中的普适性研究. 物理学报, 2000, 49(2): 344-348. doi: 10.7498/aps.49.344
计量
  • 文章访问数:  4905
  • PDF下载量:  367
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-18
  • 修回日期:  2013-12-09
  • 刊出日期:  2014-04-05

/

返回文章
返回