АНАЛИЗ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА В ВОЛНОВОДЕ

Аннотация

Компьютерное исследование процессов различной природы требует создания математической модели натурального эксперимента. Процесс исследования значительно упрощается при наличии визуальной составляющей такого процесса. Сложность разработки общей математической модели распространения электромагнитных волн связана с зависимостью процесса от среды. Например, в водной среде они передаются слабее чем в воздушной, что делает неудобным их применение при передаче волн между объектами в разных средах. В работе рассмотрены существующие подходы к моделированию акустического сигнала. К таким методам можно отнести модели гидродинамики в сочетании с уравнениями Максвела, колеблющих электрических контуров, методы моделирования процесса распространения и затухания звука под водой и другие. Рассмотрено теоретическое основание для построения алгоритмов моделирования распространения акустических колебаний в морской среде.

Математические и алгоритмические модели акустических колебаний базируется на предварительных испытаниях и учитывают вычислительной возможности техники. Это ограничение накладывает дополнительные условия и усложняет создаваемую математическую модель. Рассматриваемые методы не создают математические модели распространения и затухания звуковых сигналов с учетом таких условий пользователя как: переменная скорость звука, геометрию и профиль дна, состояние поверхности, температура среды. А значит, существует необходимость в разработке методологии моделирования компонентов гидроакустического сигнала, описывающих генерацию сигналов и адаптирующихся под поставленную задачу.

 Проведенный анализ указывает на целесообразность использования методов лучевой теории и параболического уравнения для описания модели для которой переменной является глубина.

 Ключевые слова: математическое моделирование, акустические волны, волновое уравнение, гидроакустика, уравнение Гельмгольца, лучевой метод, нормальные моды, параболическое уравнение.