A parallel algorithmic approach to simulate acoustical fields with respect to scattering of sound due to reflections

Abstract

; ЛЫСЕНКО АЛЕКСЕЙ ПАВЛОВИЧ-доцент кафедры СТАЦЕНКО ЛЮБОВЬ ГРИГОРЬЕВНА-доктор физико-математических наук, профессор, заведующая кафедрой ЧЕРКАСОВА НИНА АЛЕКСАНДРОВНА-магистрант Кафедра электроники и средств связи Инженерной школы Дальневосточный федеральный университет Суханова ул., 8, Владивосток, 690950 Параллельный алгоритм численного моделирования акустического поля с учетом рассеивания звука при переотражениях Аннотация: Предложен алгоритм численного моделирования акустических полей в помещении с возможностью распараллеливания вычислений. Данный алгоритм является частью разрабатываемого авторами программного решения, позволяющего выполнять моделирование физических полей в различных предметных областях, являясь при этом масштабируемым в смысле использования произвольного набора параллельных вычислителей. Использование существующих систем моделирования связано с большими трудностями при решении сложных задач с высокой степенью детализации моделируемого объекта, когда исследователи сталкиваются с ограниченностью вычислительных ресурсов. Большая точность предполагает высокую степень дискретизации и, соответственно, большее число проводимых элементарных модельных вычислений. Параллельные и распределенные системы вычисления имеют гораздо лучшее соотношение точности аппроксимации и временных и стоимостных издержек по сравнению с однопроцессорными системами. Фактически современные системы моделирования общего назначения используют упрощенную, геометрически приближенную лучевую модель распространения звука, которая пренебрегает дифракционными и интерференционными эффектами, зачастую критическими в архитектурной акустике. В статье предложен алгоритм, который основан на приближении принципа суперпозиции звуковых полей, т.е. он точен, пока актуальна линейность уравнений акустики. В основе лежит интеграл Рэлея и аппроксимация отражающих поверхностей плоскими поршневыми излучателями. Представлена параллельная форма такого алгоритма, а также анализ его свойств-как в последовательной, так и в параллельной формах. Ключевые слова: параллельные вычисления, компьютерное моделирование, алгоритмизация, архитектурная акустика, интеграл Рэлея, программный комплекс, высокопроизводительные вычисления. Введение Когда применяются методы компьютерного моделирования, адекватность модели моделируемому объекту во многих случаях определяется числом проводимых элементарных модельных