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当前页面:算例模型
 
(1)引言
Wave2000模型
(2)Wave2000用户界面
(3)信号聚焦和无限边界
(4)反射,折射和模式转换
(5)探伤(裂缝反射)
(6)脉冲-回波测量多层介质
(7)检测输油管道中的裂纹
(8)超声波传感器设计教程1
(9)超声波传感器设计教程2
(10)回音壁声学原理
(A)高阶差分法
Wave3000模型
(11)带缺陷的长方体
(12)超声波在骨中传播
 
 

高阶差分法(High Order Scheme)

在Wave2000 的 “Job Parameters” 设置中有一项 “High Order Scheme” (高阶差分法)。用户可用选项来选择是否在模型中启用高阶差分法。不启用高阶差分法时,差分法误差为O(h4);启用高阶差分法时,差分法误差为O(h6)。当模型中多种材料具有非常不同的超声波速度(例如,钢和水),启用高阶差分法可以实现用较少的网格获得较高的精度。以下用一实例来说明。

 

上图显示一个10x20mm的Wave2000模型,左、右、下三边用无限边界。模型对应的实验模型是半无限水域。上边中间有个3mm长的源传感器,它发出10MHz高斯正弦脉冲。模型中间有个3mm长的接收传感器。下图是接收传感器的信号。

现在对以上模型做些改变,在左上角加一个银质圆,如下图所示。

由于银质圆在信号传播路径之外,接收器的信号应与以上模型的一致。下图是接收传感器的信号,蓝色对应启用高阶差分法、红色对应不启用高阶差分法。

不难看出蓝色线与原结果一致,而红色线与原结果有很大出入。原因是原模型是单介质(水),优化的时间步长为0.006us。在有银质圆模型中,时间步长必须满足银的波速,0.0024us。显然与水的优化的时间步长相差很大。为此,当模型中多种材料具有非常不同的波速时,建议采用高阶差分法。通常在波速差别在2倍或以上时启用高阶差分法,这个参数用户可以选择:dt scale threshold。在波速差别较小时,高阶差分法对结果精度影响不大。高阶差分法不增加内存需求,但运行速度较慢。

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