26、材料中压缩波前传播模拟与数据驱动模型开发

材料中压缩波前传播模拟与数据驱动模型开发

在对材料中压缩波前传播的研究中，我们关注多个方面，包括不同材料特性下的波前传播模拟，以及如何利用数据驱动模型对含不连续面的材料进行非侵入式表征。

1. 不同材料特性下的波前传播模拟

1.1 忽略多次波反射和能量损失的波前传播

在波前传播的研究中，我们先忽略多次波反射以及反射/折射造成的能量损失。随着传感器与源之间距离的增加，解析解和 k - Wave 预测之间的偏差会增大。

1.2 含平行不连续面的材料

对两种含平行不连续面的材料进行 FMM 模型验证。这些不连续面沿 y 轴方向，波沿 x 轴传播。
| 情况 | 不连续面压缩速度（m/s） | 背景材料压缩速度（m/s） |
| ---- | ---- | ---- |
| 情况 1 | 45 | 4000 |
| 情况 2 | 450 | 4000 |

材料尺寸为 150 mm×300 mm，离散化为 500×1000 个网格，嵌入 300 个平行垂直的不连续面，每个不连续面厚度为 0.3 mm。源位于左边界中心，十个等间距传感器位于材料中间的水平线上。该数值实验旨在研究在不连续面造成的大对比度情况下 FMM 预测的有效性。结果表明，FMM 对传播时间的预测不受不连续面大对比度和高密度的不利影响，而 k - Wave 预测受情况 1 和情况 2 中的不连续面影响严重，且模拟速度极慢。

1.3 速度分布平滑变化的材料

对于压缩波速度在整个材料中呈平滑空间变化的材料，我们比较 FMM 对传播时间的预测和解析解。材料的平滑变化速度表示为： <