A symmetric boundary integral formulation for time-domain acoustic-elastic scattering
本文提出一种对称边界积分公式，通过直接积分表示和辅助 mortar 变量对称化声-弹性耦合系统，并利用 Laplace 域分析与卷积求积实现时域离散，支持非侵入式数值实现。
2025-08-18 cs.NA math.AP math.NA
Efficient and Stable Finite Difference Modelling of Acoustic Wave Propagation in Variable-density Media
本文考虑了一种新的显式紧致高阶有限差分格式的发展和分析，该格式适用于散度型声波方程，广泛用于描述地震波在具有可变介质密度和声速的非均匀介质中的传播。新格式是紧凑的，在空间上具有四阶精度，在时间上具有二阶精度。该格式的紧致性是通过所谓的组合有限差分法得到的，该方法利用了空间导数的边界值，并且这些边界值是通过单侧有限差分近似得到的。通过经验稳定性分析，得到了新格式的条件稳定性的Currant-Friedrichs-Lewy（CFL）条件.四个数值算例验证了新格式的收敛性和有效性。文中还对一个理想匹配层边界条件下的波传播问题进行了数值计算。
2020-03-22 cs.NA math.NA
Time-Domain Multiple Traces Boundary Integral Formulation for Acoustic Wave Scattering in 2D
提出了一种新的计算方法来求解声波在复合散射体上的传播问题，即具有结点或三重点的可穿透障碍物。我们的连续问题是铸造作为一个多道时域边界积分制定有效的二维和三维。在数值上，我们的二维非一致空间离散化使用基于第二类切比雪夫多项式的谱元素，而卷积正交方案是在复频域中执行的。计算实验揭示了多步和多级卷积求积预期收敛结果的各种复杂的域。
2022-03-31 cs.NA math.NA
A Domain Decomposition-based Solver for Acoustic Wave propagation in Two-Dimensional Random Media
Carleton University（卡尔顿大学）
本文提出一种基于域分解的求解器，用于高效求解二维随机介质中的声波传播问题，采用侵入性随机伽辽金方法和双级预条件技术提升计算效率。
2026-01-22 cs.CE cs.DC cs.NA
A spin integral equation for electromagnetic and acoustic scattering
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；University of Gothenburg（哥德堡大学）
本文提出了一种新的积分方程用于求解完美导体的Maxwell散射问题，同时适用于声软和声硬Helmholtz散射，并在三维空间中可并行求解。该方程在内部虚假共振时不失效，使用无代数或微分约束的函数空间，其边界算子涉及与三维Cauchy奇异积分密切相关奇异积分算子。
2016-07-03 cs.NA math.AP math.NA
Computation of the solution for the 2D acoustic pulse propagation
针对二维高斯声脉冲传播基准问题，提出结合三种积分表示与渐近级数的精确解快速求值算法，运算复杂度仅随精度对数增长且与时间和距离无关。
2024-04-16 cs.NA math.NA
Integral equation methods for electrostatics, acoustics and electromagnetics in smoothly varying, anisotropic media
University of Maryland（马里兰大学）；Universidad Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学）；New York University（纽约大学）；Simons Foundation（西蒙斯基金会）
本文提出了一种适用于各向异性非均匀介质静电、声学和电磁散射问题的良-condition积分方程方法，引入了新的向量偏微分方程并展示了其性能。
2018-05-12 cs.NA math.NA
FEM-PIKFNNs for underwater acoustic propagation induced by structural vibrations in different ocean environments
提出融合 FEM 与 PIKFNNs 的混合方法，利用 Green 函数和结构—声学耦合边界数据预测不同海洋环境中的振动声传播，实验验证了其准确性与可行性。
2023-08-19 cs.NA math.NA
A highly accurate perfectly-matched-layer boundary integral equation solver for acoustic layered-medium problems
本文基于完全匹配层（PML）技术，发展了一种高精度的二维和三维局部缺陷层状介质声散射问题的边界积分方程（BIE）求解器。原始的散射问题被截断到一个有界的区域的PML。假设PML边界上的散射场为零，我们仅利用PML变换的自由空间格林函数，以及四种标准的积分算子：单层、双层、双层转置和超奇异边界积分算子，导出了局部缺陷上的边界积分方程。将超奇异积分算子转化为弱奇异积分算子与切向导数的组合.我们开发了一个高阶Chebyshev矩形极奇异积分求解器来离散所有的弱奇异积分。二维和三维问题的数值实验进行了证明所提出的求解器的精度和效率。
2022-11-02 cs.NA math.NA
Local interaction simulation approach for the acoustic wave equation with perfectly matched layer
本文提出一种结合局部交互模拟方法（LISA）与完美匹配层（PML）的声波传播模拟方法，可在有限区域内处理不同介质界面问题，并通过数值算例验证其有效性。
2024-11-19 cs.NA math.NA
Acoustic Propagation/Refraction Through Diffuse Interface Models
本文提出基于弱可压缩性公式和熵稳定不连续 Galerkin 谱元法的扩散界面声传播模拟方法，实现不同声速多相介质中的声波透射与折射，并通过数值实验验证其谱收敛性和准确性。
2025-11-08 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Explicit coupling of acoustic and elastic wave propagation in finite difference simulations
我们提出了一种机制，明确耦合的有限差分离散的二维声学和各向同性的弹性波系统，由直界面分离。这样的耦合模拟允许将弹性模型应用于对于地震勘探研究特别感兴趣的地质区域（例如，盐体周围的区域），同时在背景区域中仍然应用计算上更易处理的声学模型。具体地，声波系统用速度和压力表示，而弹性波系统用速度和应力表示。这两个系统提出的一阶形式和离散交错网格。标准有限差分算子的特殊变体，即具有部分求和性质的算子，用于空间导数的近似。惩罚项，也被称为同时近似项，被设计为在有限差分离散中弱地施加弹性声学界面条件，并将弹性波和声波模拟耦合在一起。与所提出的机制，我们能够进行耦合弹性声波模拟稳定和准确。此外，它表明，在连续系统中的能量守恒性质可以保持在离散精心设计的惩罚项。
2021-04-10 cs.NA math.NA physics.comp-ph
RBF-FD analysis of 2D time-domain acoustic wave propagation in heterogeneous media
径向基函数生成的有限差分（RBF-FD）是局部强形式无网格方法的一种流行变体，它不需要节点之间的预定义连接，使其更容易适应所考虑的问题。本文研究了在地球地下地震模拟中时域声波传播的RBF-FD解。通过大量的数值试验，从均匀到高度非均匀的速度模型，包括非光滑的不规则地形，我们证明了本方法可以进一步推广到解决任意复杂模型中的大规模地震建模和全波形反演问题，从而实现对地球物理观测的更鲁棒解释
2021-05-10 cs.CE cs.NA math.NA
Benchmarking preconditioned boundary integral formulations for acoustics
边界元法是模拟谐波传播的一种有效的数值方法。它使用边界积分公式的亥姆霍兹方程在接口的分段均匀域。其弱公式的离散化导致线性方程组的稠密线性方程组，其通常用迭代线性方法（例如GMRES）求解。只有当压缩和预处理技术减少了计算量时，边界元法才能应用于模拟波在大尺度几何结构中的传播。此外，存在许多不同的边界积分方程来解决同一个边值问题。预处理器和边界积分公式的选择通常针对特定配置进行优化，这取决于几何形状，材料特性和驱动频率。一方面，边界元法的设计灵活性可以导致快速和准确的计划。另一方面，没有边界元复杂性的专业知识，很难实现高效和鲁棒的算法。本研究调查设计的边界积分公式的声学和他们的加速度与运营商预处理。广泛的基准提供了有价值的信息，数百个不同的模型的多次反射和传输的声波的计算特性。
2022-10-31 cs.NA math.NA
A Stable Boundary Integral Formulation of an Acoustic Wave Transmission Problem with Mixed Boundary Conditions
本文考虑一类具有Dirichlet、Neumann和阻抗型混合边界条件的声波传播问题。传输接口可以以与边界条件的位置无关的一般方式加入域边界。我们将推导出一个\textit{direct}，\textit{space-time retarded boundary integral equation}的公式，其中两个柯西数据都作为边界阻抗部分的未知数。这就需要定义的单迹空间，其中纳入齐次狄利克雷和诺依曼条件的相应部分的边界。利用拉普拉斯域上的算子演算技术证明了该方程的连续性和唯一性。
2020-10-06 cs.NA math.NA
Boundary integral formulations for acoustic modelling of high-contrast media
边界元法是模拟声在自由空间中均匀物体中传播的一种有效算法。系统矩阵的调节强烈地依赖于物理参数，例如密度、波速和频率。特别是，高对比度的密度和波速跨越材料界面导致病态离散矩阵。因此，Krylov方法求解线性系的收敛速度较慢。在这里，专门的边界积分公式设计的情况下，在高对比度介质的声散射。所得到的系统矩阵的特征值在复平面中的两个点处累积，这两个点取决于密度比并且远离零。Calderón预处理PMCHWT公式的谱分析产生单个累积点。基准模拟表明，计算效率的高对比度的Neumann公式在高对比度介质的散射。
2021-12-06 cs.NA math.NA
Nested Volume-Surface Integral Equations for Acoustics
Pontificia Universidad Católica de Chile（智利天主教庞蒂菲亚大学）
研究针对无界域高频声波传播模拟难题，通过推导嵌套异质材料积分公式扩展VSIE适用性，开发与有限元、边界元方法的基准测试来验证其准确性和网格收敛性，证明VSIE在大规模声学模拟中的有效性。
2026-07-08 cs.NA math.NA physics.comp-ph
A mass-lumped mixed finite element method for acoustic wave propagation
TU Darmstadt（达姆施塔特工业大学）
本文提出一种基于BDM1-P0空间的混合有限元方法，通过质量集中策略实现高效时间积分，尽管精度降为一阶，但数值近似仍保持全局二阶信息，通过后处理策略获得二阶精度的线性近似。
2018-03-12 cs.NA math.NA
Solving acoustic scattering problems by the isogeometric boundary element method
本文提出用等几何边界元法求解声波散射问题，通过组合场积分方程避免伪模态，结合伽辽金离散和快速多极方法实现近线性复杂度，数值实验验证了其可行性与性能。
2023-06-20 cs.NA math.NA
Trapped acoustic waves and raindrops: high-order accurate integral equation method for localized excitation of a periodic staircase
本文提出高阶边界积分方程法，结合阵列扫描与留数法，精确求解周期阶梯点源散射，并解释被困波导致的声学“雨滴”效应。
2024-03-18 cs.NA math.NA physics.comp-ph
Fast boundary integral method for acoustic wave scattering in two-dimensional layered media
Hunan Normal University（湖南师范大学）；Xiangjiang Laboratory（湘江实验室）；Southern Methodist University（南方卫理公会大学）
针对二维多层介质中的声波散射问题，提出由改进FMM和重叠区域分解预处理加速的快速边界积分方法，实现O(N)复杂度，经数值验证准确高效鲁棒。
2025-11-16 cs.NA math.NA
Frequency-robust preconditioning of boundary integral equations for acoustic transmission
谐波声波在可穿透材料上的散射和透射通常由一组亥姆霍兹方程来模拟。该偏微分方程组可以改写为在物体表面定义的边界积分方程，并用边界元法（BEM）求解。高频或几何细节需要精细的表面网格，这增加了弱公式中的自由度数量。然后，矩阵压缩技术需要与迭代线性求解器相结合，以限制计算占用空间。此外，迭代线性求解器的收敛性往往取决于波场的频率和目标的特征尺寸。在这里，强大的PMCHWT制定用于解决声传输问题。基于表面辐射条件（OSRC）的算子预处理器的设计，产生频率鲁棒收敛特性。计算基准比较这种新的预处理制剂与其他预处理和边界积分制剂的性能。OSRC预处理PMCHWT配方有效地模拟工程利益的大规模问题，如骨样骨瘤的聚焦超声治疗。
2022-04-18 cs.NA math.NA physics.med-ph
Wave propagation across acoustic / Biot's media: a finite-difference method
Centrale Marseille, Laboratoire de Mécanique Modélisation et Procédés Propres, UMR 6181 CNRS（马赛中央理工学院，过程与制造力学实验室）；Laboratoire de Mécanique et d’Acoustique, UPR 7051 CNRS（力学与声学实验室）
针对二维流体/孔隙弹性介质中的波传播问题，开发了结合高阶ADER格式、时空网格细化和浸入界面方法的数值方法，并验证了三种界面条件下的准确性。
2012-04-06 cs.NA math.NA physics.class-ph
A ray-based IPDG method for high-frequency time-domain acoustic wave propagation in inhomogeneous media
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Michigan State University（密歇根州立大学）
本文提出一种基于不连续Galerkin离散化的新型方法，通过构造基函数和波前追踪技术，提高高频声波在不均匀介质中的计算精度与稳定性，且误差随频率增长较温和。
2017-04-23 cs.NA math.NA
Hybrid high-order methods for elasto-acoustic wave propagation in the time domain
本文提出一种混合高阶方法求解时域弹性-声波耦合问题，通过O(1)稳定化避免CFL限制，实现最优收敛率，并验证了在对比材料介质中的有效性。
2025-06-18 cs.CE cs.NA math.NA
