Abstract
A computer code that is based on the Pseudo-spectral finite difference algorithm using staggered grid is developed for the wave propagation modeling in the time domain. The advantage of a finite difference approximation is that any geometrically complicated media can be modeled. Staggered grids are advantageous as it provides much more accuracy than using a regular grid. Pseudo-spectral methods are those that evaluate spatial derivatives by multiplying a wavenumber by the Fourier transform of a pressure wave-field and performing the inverse Fourier transform. This method is very stable and reduces memory and the number of computations. The synthetic results by this algorithm agree with the analytic solution in the infinite and half space. The time domain modeling was implemented in various models. such as half-space. Pekeris waveguide, and range dependent environment. The snapshots showing the total wave-field reveals the Propagation characteristic or the acoustic waves through the complex ocean environment.
본 논문에서는 시간영역에서 음파 전달 모델링을 위해 엇갈림 격자에서 유사 스펙트럴 유한 차분 알고리듬을 기반으로 한 전산조직을 개발하였다. 유한 차분 근사는 기하학적으로 복잡한 매질에서 모델링을 가능하게 하고, 엇갈림 격자는 정규 격자에 비해 훨씬 정확한 해를 제공한다. 유사 스펙트럴 방법은 파수 영역에서 파수에 음압의 푸리에 변환을 곱한 후 이를 역푸리에 변환하므로서 공간 도함수를 구하는 방법이다. 이 방법은 매우 안정적이며, 메모리와 계산시간을 감소시키는 장점을 지니고 있다. 무한 및 반무한 영역에서 이 알고리듬에 의한 결과가 해석해와 잘 일치함을 확인하였고, 무한영역과 Pekeris도파관, 거리종속 해양환경에서 시간영역 모델링을 수행하여 스냅사진을 얻어내었으며 이 스냅사진을 통해 복잡한 해양환경에서 신호의 전파 양상을 파악할 수 있었다.
