Burgschweiger, Ralf

Ein Ikosaeder, dessen 20 gleiche Dreiecksflächen durch jeweils einen Tripelspiegel ersetzt wurden, kann als Referenzobjekt für die Ermittlung des Zielmaßes unter Wasser verwendet werden. Ein entsprechendes Modell mit einem Durchmesser von ca. 33 cm wird hierfür in der Praxis eingesetzt. In dem Beitrag werden für dieses Modell die Ergebnisse von Zielmaß-Simulationen für verschiedene gängige Lösungsverfahren (schallharte BEM, Schalenrandbedingung mittels BEM-Trägheitskopplung, FEM-Schalenrandbedingung, Raytracing) verglichen und hinsichtlich des verwendbaren Frequenzbereiches diskutiert. Zusätzlich ist ein Vergleich mit entsprechenden Messergebnissen vorgesehen.

The acoustic backscatter strength (target echo strength, TES) of underwater objects, which is important for sonar applications, can be determined by different numerical methods (boundary element method, finite element method, ray tracing and approximate methods). These are capable of considering taking into account both the hull and, to some extent, the internal structures of the object under consideration, although the computational effort required increases significantly with higher complexity. In order to make a fast prediction for the radiation behavior of mostly concave objects, e.g., the outer hull of a submarine, the Kirchhoff high-frequency approximation (KIA) method has been widely used since the middle of the last century, which uses optical analogies and is primarily suitable for high frequencies. The extension of the instruction sets of current CPUs allows the parallel execution of floating-point operations (Advanced Vector Extensions) with 8 or 16 real numbers within one machine instruction. In the context of the research project "Computational Acoustics", an existing conventional code was optimized accordingly using the AVX2 variant. In this presentation, the fundamentals, results, and computation times for a very fast variant of the Kirchhoff high-frequency approximation (KIA) are presented and compared with results of other methods.