裂缝与腔体混合的声波逆散射问题的反演方法及其数值实现

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11601138
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0505.反问题建模与计算
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The acoustic scattering problems have important applications in many fields, such as radar, medical imaging, non-destructive testing, geologic exploration, etc. This proposal studies the mixed scattering problems with the incident point sources emitted in a cavity and scattered by the cavity and a crack. To be specific, one of the mixed scattering problems is the crack located inside the cavity, and the other is the crack located outside the cavity. First, the boundary integral equation methods or the variational methods are used to solve the direct scattering problems, to prove the existence, uniqueness and continuity of the direct solutions. Second, to prove the factorization methods or the linear sampling methods can be used to recover the shape and position of the cavities and cracks from the knowledge of the measurement data measured on a closed curve inside the cavities. Finally, some numerical examples will be proposed to verify the feasibility of the numerical algorithms. The advantages of the factorization methods and the linear sampling methods lie in that we can reconstruct the cavities and cracks simultaneously using only the scattered field data without needing other priori knowledge. The innovation of this proposal is reconstructing two different scatterers simultaneously from the knowledge of the near field data by using the factorization methods or the linear sampling methods. We hope to apply these methods to some more complex scattering problems with incident point sources inside cavities.
声波散射问题在雷达、医学成像、无损探测、地质勘探等许多领域具有重要意义。 本项目将考虑从腔体内部发射的点源声波,被腔体和裂缝散射所产生的混合散射问题。具体分成两类:一类是裂缝位于不可穿透的腔体内部的混合散射问题;另一类是裂缝位于可穿透的腔体外部的混合散射问题。首先,将采用边界积分方程方法或者变分方法证明正散射问题解的存在性、唯一性、连续性等;然后,证明因式法或者线性抽样法可以利用腔体内部一条闭曲线上收集的散射场信息重构腔体和裂缝的形状与位置;最后,通过数值实验来检验重构方法的可行性。因式法与线性抽样法的优点是只需要利用散射场信息,而不需要其他先验条件,就能够快速准确地同时重构腔体和裂缝的位置与形状。直接利用散射波的近场信息,根据因式法或线性抽样法同时重构两种不同性质的散射体,是本项目的创新点。我们希望这些方法能够运用到更多的入射点源在内部的复杂散射问题中。

结项摘要

声波和电磁波的散射问题在雷达、医学成像、无损探测、地质勘探等许多领域具有重要意义。本项目对点源声波从腔体内部向外发射,被腔体和外部障碍物散射的问题进行了研究;同时,对裂缝与障碍物在电磁波场中的混合散射问题,以及裂缝在弹性波中的散射问题进行了研究。. 我们分别运用边界积分方程方法和变分方法证明了各正散射问题解的存在性和唯一性,更主要的工作是研究其逆散射问题,即根据散射波数据对散射体的位置和形状进行反演。所采用的逆散射方法是“因式法”这种定性的方法。定性的方法处理逆散射问题的优点是:不需要知道散射体的边界条件,只需要根据散射波的远场数据或者近场数据,就能快速准确地确定散射体的位置和形状。我们分别从理论上和数值模拟上,证明了定性的方法在解决这几种复杂逆散射问题的可行性。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The factorization method for the inverse scattering problem from thin dielectric objects
薄介电物体逆散射问题的因式分解方法
  • DOI:
    10.1007/s40314-015-0285-5
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Computational and Applied Mathematics
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    吴庆华;严国政
  • 通讯作者:
    严国政
The factorization method for a mixed scattering problem from a bounded obstacle and an open arc
有界障碍物和开弧混合散射问题的因式分解方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Computational Mathematics
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Qinghua Wu;Meilan Zeng;Wentao Xiong;Guozheng Yan;Jun Guo
  • 通讯作者:
    Jun Guo
THE FACTORIZATION METHOD FOR CRACKS IN ELASTIC SCATTERING
弹性散射裂纹的分解方法
  • DOI:
    10.3934/ipi.2018016
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Inverse Problems and Imaging
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Guo Jun;Wu Qinghua;Yan Guozheng
  • 通讯作者:
    Yan Guozheng

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其他文献

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡渗流系统分类及其控制措施
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  • 发表时间:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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