宽带声学过渡段的拓扑优化：确定性与随机方法的比较
最优化与控制
2023-10-10 v1
摘要
本文聚焦于连接两个不同半径圆柱波导的宽带声学过渡段的拓扑优化。主要目标是设计一段过渡段，使其在确保透射波平面性的同时最大化平面声波的透射。采用亥姆霍兹方程对器件中的线性波传播建模。我们利用有限元方法在方形单元的结构化网格上求解状态方程。随后，建立材料分布拓扑优化问题以优化过渡段中声硬材料的分布。我们采用两种基于梯度的方法求解该优化问题：即使用移动渐近线法（MMA）的确定性方法，以及利用随机梯度（SG）和连续随机梯度（CSG）方法的随机方法。就设计可行性、优化设计的透射性能及计算效率对这些方法进行比较分析。结果凸显了随机技术在以更低计算需求和更高设计实用性实现增强的宽带声学性能方面的有效性。本研究的见解展示了随机方法在声学应用中的潜力，尤其在需要宽带声学性能时。
引用
@article{arxiv.2310.04783,
title = {Topology Optimization of Broadband Acoustic Transition Section: A Comparison between Deterministic and Stochastic Approaches},
author = {Abbas Mousavi and Andrian Uihlein and Lukas Pflug and Eddie Wadbro},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.04783},
year = {2023}
}