Моделювання гідроакустичного поля методом кінцевих елементів в нерегулярному хвилеводі
Вантажиться...
Дата
2026
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Дипломна робота за темою «Моделювання гідроакустичного поля методом кінцевих елементів в нерегулярному хвилеводі» виконана студентом кафедри інженерії програмного забезпечення в енергетиці НН ІАТЕ Грицюком Максимом Сергійовичем зі спеціальності 121 «Інженерія програмного забезпечення» за освітньо-професійною програмою «Інженерія програмного забезпечення інтелектуальних кібер-фізичних систем в енергетиці» і складається зі: вступу; 5 розділів («Аналіз предметної області та теоретичні основи», «Математичне та чисельне обґрунтування методу кінцевих елементів», «Проєктування програмної системи», «Реалізація програмної системи», «Тестування системи та аналіз результатів»), висновків, списку використаних джерел, який налічує 19 джерел, 8 рисунків, 21 таблиці та додатків. Загальний обсяг роботи становить 95 сторінки.
Актуальність теми зумовлена необхідністю розроблення програмних засобів для чисельного моделювання поширення звуку в підводному середовищі зі складною геометрією дна та неоднорідним профілем швидкості звуку. Такі задачі є важливими для гідроакустики, підводного зв’язку, гідролокації, навігації та аналізу акустичного середовища океану. Аналітичні методи мають обмежене застосування для нерегулярних хвилеводів, тому виникає потреба у використанні чисельних методів і програмних систем, здатних враховувати складну геометрію області.
Метою роботи є розроблення програмної системи для моделювання гідроакустичного поля методом кінцевих елементів у нерегулярному підводному хвилеводі. Для досягнення поставленої мети було проаналізовано фізичні особливості поширення акустичних хвиль у підводних хвилеводах, розглянуто наявні чисельні методи моделювання, обґрунтовано використання рівняння Гельмгольца та методу кінцевих елементів, спроєктовано архітектуру програмної системи, реалізовано модулі побудови геометрії, генерації сітки, розв’язання задачі та візуалізації результатів. Також реалізовано поглинаючий шар PML і умову Зоммерфельда для зменшення відбиття хвиль від відкритої межі області.
Практичне значення одержаних результатів полягає у створенні програмної системи, яка дозволяє моделювати поширення акустичного поля в нерегулярному підводному хвилеводі, враховувати змінний рельєф дна, профіль швидкості звуку, положення джерела та граничні умови. Розроблена система може бути використана як навчальний і дослідницький інструмент для аналізу хвильових процесів, а також як основа для подальшого розвитку програмних засобів чисельного моделювання гідроакустичних задач.
Опис
Ключові слова
гідроакустика, нерегулярний хвилевід, метод кінцевих елементів, рівняння Гельмгольца, PML, умова Зоммерфельда, профіль Манка, акустичний тиск, втрати при поширенні, Python, NumPy, SciPy, Matplotlib, Docker, YAML
Бібліографічний опис
Грицюк, М. С. Моделювання гідроакустичного поля методом кінцевих елементів в нерегулярному хвилеводі : дипломна робота ... бакалавра : 121 Інженерія програмного забезпечення / Грицюк Максим Сергійович. – Київ, 2026. – 95 с.