Сборники трудов ИСП РАН


Тестирование возможностей открытого кода BEM++ по решению задач акустики

П.С. Лукашин (МГТУ, Москва, Россия)
С.В. Стрижак (ИСП РАН, Москва, Россия)
Г.А. Щеглов (МГТУ, Москва, Россия)

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.

Ключевые слова

Акустика; метод граничных элементов; задачи рассеяния; BEM++; уравнение Гельмгольца; жесткое рассеяние; мягкое рассеяние; граничные интегральные уравнения

Издание

Труды Института системного программирования РАН, том 29, вып. 1, 2017, стр. 39-52.

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

DOI: 10.15514/ISPRAS-2017-29(1)-3

Полный текст статьи в формате pdf Вернуться к содержанию тома