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【2h】

A Source Term Approach for Generation of One-way Acoustic Waves in the Euler and Navier-Stokes equations

機譯：在Euler和Navier-Stokes方程中生成單向聲波的源項法

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摘要

We derive a volumetric source term for the Euler and Navier-Stokes equations that mimics the generation of unidirectional acoustic waves from an arbitrary smooth surface in three-dimensional space. The model is constructed as a linear combination of monopole and dipole sources in the mass, momentum, and energy equations. The singular source distribution on the surface is regularized on a computational grid by convolution with a smeared Dirac delta function. The source is implemented in the Euler equations using a Cartesian-grid finite-volume WENO scheme, and validated by comparing with analytical solution for unidirectional planar and spherical acoustic waves. Using the scheme, we emulate a spherical piezoelectric transducer and a multi-array transducer to simulate focused ultrasound fields in water. The simulated ultrasound fields show favorable agreement with previous experiments.
機譯：我們推導(dǎo)了Euler和Navier-Stokes方程的體積源項，該項模擬了三維空間中任意光滑表面上單向聲波的產(chǎn)生。該模型被構(gòu)造為質(zhì)量，動量和能量方程中單極子和偶極子源的線性組合。通過使用彌散狄拉克三角函數(shù)進行卷積，可以將表面上的奇異源分布在計算網(wǎng)格上進行正則化。該源使用笛卡爾網(wǎng)格有限體積WENO方案在Euler方程中實現(xiàn)，并通過與單向平面和球形聲波的解析解進行比較進行了驗證。使用該方案，我們模擬了球形壓電換能器和多陣列換能器，以模擬水中的聚焦超聲場。模擬的超聲場顯示出與先前實驗的良好一致性。

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