基于可视化水声学课程教学的多尺度物体声散射特性仿真
本作品是针对水声学教学中声散射特性抽象难解的问题,开发的一套多维度可视化仿真教学系统。团队以水声学教材中刚性球体散射声场为研究起点,针对传统教学中复杂公式推导效率低、物理过程不直观的痛点,创新性地融合MATLAB与COMSOL双平台,构建了从二维到三维、简单物体到复杂装配体的多尺度仿真体系。系统通过参数化界面实现环境变量与材料属性的灵活配置,支持球体、椭球体、长方体及潜艇模型等不同几何体的声场模拟,并创新设计了三维压力云图、二维场分布图与一维数据曲线的同步可视化方案,通过颜色映射直观呈现声压场分布特征。经多组对照验证,仿真结果与理论计算高度吻合,成功实现了教学案例从抽象公式到动态可视化表达的转化,为水声学课程提供了可交互的数字化教学工具,显著提升了复杂声学现象的教学效果与科研预研效率。