Preview

Труды Института системного программирования РАН

Расширенный поиск

Тестирование возможностей открытого кода BEM++ по решению задач акустики

https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2017-29(1)-3

Полный текст:

Аннотация

Проводится тестирование возможностей открытого программно-математического обеспечения BEM++ по решению задач акустики в области средних и высоких частот. Пакет BEM++, аналогично пакету OpenFOAM, является универсальным инструментом, который позволяет строить дискретные модели для граничных интегральных операторов (потенциальные операторы простого и двойного слоев, сингулярные операторы, сопряженные операторы двойного слоя и др.), и программировать с использованием библиотек языка Python решение различных МГЭ-задач для уравнений Лапласа, Гельмгольца и Максвелла. Сравнение с известными аналитическими решениями тестовых задач рассеяния акустической волны на сфере методом граничных элементов показывает, что открытый пакет BEM++ можно использовать «как есть» в качестве альтернативы известным коммерческим пакетам для получения результатов с точностью порядка 5%, достаточной в инженерных приложениях. Пакет позволяет эффективно проводить расчеты в диапазоне частот от 5 Гц до 5 кГц, важном с точки зрения разработки аэрокосмических систем, что дает возможность перехода к более сложным прикладным задачам. Главным ограничением при решении задач в настоящее время служит распараллеливание расчетов, которое ограничивается только системами с общей памятью. Однако, открытая архитектура BEM++ позволит при дальнейшей работе устранить данный недостаток. Возможности BEM++ позволяют работать с сетками большой размерности, описывающими сложные геометрические объекты, построенными на базе конструкторских электронных геометрических моделей. Следует, однако, отметить, что для внедрения в инженерную практику желательна разработка интерфейса с существующими интерактивными системами препостпроцессинга, например, SALOME.

Об авторах

П. С. Лукашин
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия


С. В. Стрижак
Институт системного программирования РАН
Россия


Г. А. Щеглов
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия


Список литературы

1. Носатенко П.Я., Бобров А.В., Баранов М.Л., Шляпников А.Н. Экспериментальное определение акустических нагрузок при пусках РН «Стрела» и расчётное определение режимов экспериментальной отработки выводимых космических аппаратов. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2010. № 2. C. 112-123.

2. Дядькин А.А. Аэрогазодинамика ракетно-космического комплекса «Морской старт». Космическая техника и технологии. 2014. № 2 (5). C. 14-31.

3. Troclet B., Alestra S., Srithammavanh V., Terrasse I. A Time Domain Inverse Method for Identification of Random Acoustic Sources at Launch Vehicle Lift-Off. J. Vib. Acoust. 2011. Vol. 133, No. 2. Pp. 1-11.

4. Колесников А.В. Лекции по курсу «Испытания конструкций и систем космических аппаратов». 2007. URL: airspot.ru/book/file/659/ispytanija_ka.pdf (дата обращения: 28.12.2016).

5. Либерман М.Ю. О моделировании процессов формирования пусковых нагрузок, оказывающих динамическое воздействие на космический аппарат. Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2013. Т. 136, № 5. С. 19-30.

6. Actran - программный комплекс для анализа акустики.

7. URL: www.mscsoftware.ru/products/actran (дата обращения: 28.12.2016).

8. LMS Virtual.Lab Acoustics for Acoustic Simulation.

9. URL: http://www.plm.automation.siemens.com/ru_ru/products/lms/virtual-lab/acoustics (дата обращения: 28.12.2016).

10. ANSYS Structures Harmonic Vibrations and Acoustics,

11. URL: ansys.com/products/structures/vibrations/harmonic-vibrations-and-acoustics,

12. (дата обращения: 28.12.2016).

13. Free Acoustics and Ultrasound Software. URL: www.k-wave.org/acousticsoftware.php (дата обращения: 28.12.2016).

14. CodeAster manual. R4.02.01. Finite elements in acoustic.

15. URL: www.code-aster.org/doc/v12/en/man_r/r4/r4.02.01.pdf (дата обращения: 28.12.2016).

16. Elmer. URL:csc.fi/web/elmer/elmer (дата обращения: 28.12.2016).

17. Kraposhin M.V., Strizhak S.V. How to Implement Simple Acoustic Analogy in OpenFOAM. 8th International OpenFOAM Workshop 2013, Jeju, Korea.

18. Купрадзе В.Д. Граничные задачи теории колебаний и интегральные уравнения. М.: ГИТТЛ, 1950. 280 с.

19. Boundary element method. URL: www.boundary-element-method.com (дата обращения: 28.12.2016).

20. Hackbusch W. Hierarchical matrices: Algorithms and analysis. Springer, 2015. 510 p.

21. Liu Y.J. Fast Multipole Boundary Element Method - Theory and Applications in Engineering. New-York, Cambridge University Press, 2009. 235 p.

22. Chandler-Wilde S.N., Langdon S., Graham I.G., Spence E.A. Numerical-asymptotic boundary integral methods in high-frequency acoustic scattering. Acta Numerica. 2012. Vol. 21. Pp. 89-305.

23. FastBEM Acoustics. URL: www.fastbem.com (дата обращения: 28.12.2016).

24. AcouSTO. URL: acousto.sourceforge.net, (дата обращения: 28.12.2016).

25. The BEM++ project. URL: www.bempp.org, (дата обращения: 28.12.2016).

26. Лепендин Л.Ф. Акустика. М.: Высшая школа, 1978. 448 с.

27. Betcke T., Arridge S., Phellips J., Schweiger M. Solving Boundary Integral Problems with BEM++. URL: http://www.bempp.org/files/bempp-toms-preprint.pdf (дата обращения: 28.12.2016).


Для цитирования:


Лукашин П.С., Стрижак С.В., Щеглов Г.А. Тестирование возможностей открытого кода BEM++ по решению задач акустики. Труды Института системного программирования РАН. 2017;29(1):39-52. https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2017-29(1)-3

For citation:


Lukashin P.S., Strijhak S.V., Shcheglov G.A. Validation of open source code BEM++ for simulation of acoustic problems. Proceedings of the Institute for System Programming of the RAS (Proceedings of ISP RAS). 2017;29(1):39-52. (In Russ.) https://doi.org/10.15514/ISPRAS-2017-29(1)-3

Просмотров: 20


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-8156 (Print)
ISSN 2220-6426 (Online)