Зразок роботи
Підводні об'єкти такі як природний газ на морському шельфі, скупчен-ня риб з плавальним міхуром і інші породжують нелінійність деякого об'єму середовища. У нелінійної водному середовищі відбувається генерація широкосмугової гідроакустичної хвилі різницевої частоти, наявність якої і характеризує досліджувані об'єкти. За допомогою гідроакустичних хвиль, частота яких близька до резонансних частотах об'єктів, здійснюється локація таких об'єктів. При цьому використовують потужні вузьконаправлені випромінювачі.
Електрогідравлічний вузькоспрямований випромінювач дозволяє ефективно здійснювати ехолокацію в заданому напрямку. Мета роботи полягає у створенні методики розрахунку параметрів електрогідравлічного вузькосп-рямованого випромінювача, який являє собою жорсткий циліндр з пружним прямокутним екраном на бічній поверхні. При цьому розташований в ньому розрядник зрушений відносно центральній осі. В роботі була поставлена і вирішена задача про генеруванні та розповсюдженні нестаціонарних хвиль, що виникають в результаті функціонування такого акустичного випромінювача.
Істотна нелінійність явищ, що виникають при електрогідравлічному ро-зряді, змушує використовувати чисельні методи для рішення внутрішньої задачі гідродинаміки електророзряду в порожнині випромінювача. Тому в роботі використовувалися методи кінцевих різниць і метод Годунова. При дос-лідженні поширення нестаціонарних хвиль, які утворюються в результаті функціонування акустичних випромінювачів, як правило, використовується один з двох підходів
Перший з них застосовується при визначенні акустичного сигналу, прийнятого від випромінювача в безмежній або частково обмеженою рідини на великій відстані від джерела збурень. Для цього підходу характерна ідеалі-зація геометричної форми випромінювача або профілю випромінюваного імпульсу. У більшості випадків розглядаються точкові джерела, а профілі хвиль тисків апроксимуються деяким набором елементарних функцій.
Реальні ж випромінюють конструкції містять ряд відображають і зало-млюючих поверхонь, що обумовлює складну форму імпульсу тиску і його просторову неоднорідність. Інший підхід пов'язаний з більш точним визначенням гідродинамічних полів, що виникають у внутрішній порожнині ви-промінювача і поблизу його зовнішньому середовищі.
Застосування чисельних методів дозволяє врахувати нелінійної-ні ефекти, які проявляються при підводних вибухах, а також геометричні особливості досліджуваних конструкцій. Однак, чисельні методи і, в першу чергу, кінцеворізностної, припускають дискретизацію області визначення рішення, тому їх трудомісткість пропорційна зростанню розмірів такої області. У зв'язку з цим виникають значні труднощі при реалізації граничних умов в задачах, де розглядається поширення нестаціонарних хвиль в необмежених середовищах.
Цікаво відзначити, що із зростанням рівня обчислювальної техніки становище аж ніяк не змінюється на краще, а навпаки, ускладнюється. Хоча швидкодію й обсяг пам'яті сучасних ЕОМ дозволяють враховувати при математичному моделюванні такі якості випромінюваних явищ, як просторовість, нелінійність і нестаціонарність, стикування використовуваних підходів пред-ставляється справою складною, а то і нездійсненою. Ось чому об'єднання за-значених підходів в єдиний обчислювач ний алгоритм, що дозволяє, з одного боку, досить повно і точно описати характер формування випромінюваного сигналу при заданому режимі виділення енергії в конкретному пристрої, а, з іншого боку, визначити характеристики сигналу при його значному видален-ні від випромінюваного тіла, є важливою і цікавою завданням. У даний роботі зроблено спроба отримати такий алгоритм, виходячи з таких міркувань. Розрахунок поля тиску нестаціонарного випромінювача можна здійснити якщо відомі значення звукового тиску, а також його просторових і тимчасової по-хідних на деякій поверхні, що охоплює випромінювач.
Зазначені величини знаходять з рішення задачі про поширення хвиль, задовольняються умови випромінювання (іноді звані «невідображаючими») на кінцевій кордоні розрахункової області. Алгоритм розв'язання задачі випромінювання заснований на тому, що розрахунок поля тиску нестаціонарного випромінювача можна здійснити якщо відомі значення звукового тиску на поверхні, що охоплює випромінювач.
Зазначені величини виходять з рішення задачі про поширення хвиль в обмеженій області чисельним методом Годунова і задоволення невідображаючих умов випромінювання на кордоні розрахункової області, прилеглої до випромінювача.
Випускна робота складається з вступу, чотирьох розділів, висновків та тексту програми. У першому розділі зроблено огляд існуючих методів розра-хунку акустичних полів випромінювачів. У другому розділі поставлена задача і розглянуто чисельний метод розрахунку акустичного поля всередині випромінювача і в ближній зоні методом Годунова, а також спосіб стику-вання його з завданням в безмежній рідині за допомогою інтеграла Кірхгофа.
У третьому розділі описана програма розрахунку і наведені результати контрольних розрахунків. Проводиться порівняння розглянутого методу з класичними. Четвертий розділ присвячено питанням техніки безпеки при роботі на комп'ютері. У роботі зроблені висновки про ефективність використання пропонованого алгоритму та проведено розрахунки параметрів акустичного поля.
Магістр