物理学 > 医学物理
[提交于 2025年7月18日
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标题: 基于传统Born级数公式对真实介质进行GPU加速的换能器场计算
标题: GPU Accelerated Transducer-Field Calculation using the Traditional Born Series Formulation for Realistic Media
摘要: 本研究数值求解了描述均匀且无损耗、吸收性和色散性、非均匀性和非线性介质中声波传播的非齐次Helmholtz方程。 传统的Born级数(TBS)方法已被用于求解此类方程。 该方法中的全波解表示为未受扰方程解的无限和,其权重随着势能的更高次幂增加。 通过TBS过程估算的线性声源阵列(线源)的模拟压力场模式与标准时域方法(k-Wave工具箱)的结果表现出良好的一致性。 尽管TBS方案是迭代的,但是一种非常快速的方法。 例如,实现TBS过程的GPU启用CUDA C代码在计算均匀且无损耗介质的压力场时仅需5秒,而后续模块则需要近500秒。 相应CPU代码的执行时间约为20秒。 本研究的发现表明,TBS方法在求解非齐次Helmholtz方程方面是有效的,而基于GPU的实现显著减少了计算时间。 该方法可以实际应用于计算为不同应用设计的真实换能器产生的压力场。
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