近日，我院殷晓康教授团队安全科学与工程专业博士研究生张宏远在管状开放式波导（如埋地管道）中周向超声导波频散特性研究方面取得新进展，相关研究成果《用于建模管状开放波导中周向导波的Floquet-PML框架》（A Floquet-PML framework for modelling circumferential guided waves in tubular open waveguides）发表在《Nondestructive Testing and Evaluation》期刊。该期刊是无损检测领域国际知名期刊，2024年影响因子为4.2（SCI二区）。
该研究中博士研究生张宏远为第一作者，通讯作者为殷晓康教授，开云电竞投注（华东）为第一署名和通讯单位。研究工作得到国家自然科学基金以及“泰山学者”青年专家计划等项目的大力支持。
图一 论文首页
沿管道周向传播的超声导波（CGWs）被认为在管状开放波导（TOWs）无损检测方面具有较为重要的应用前景。准确计算CGWs的相速度、群速度与衰减曲线对导波模态与探头参数选取十分关键。然而，目前常用的半解析有限元结合完美匹配层（SAFE-PML）方法的数值建模过程涉及较为复杂的理论推导过程。对此，本研究结合COMSOL软件内置的Floquet周期边界条件与PML工具，建立了一个实施更友好的数值框架（简称Floquet-PML框架），可在商业软件中完整实现TOWs的建模与CGWs的频散计算。
图二 Floquet-PML框架对TOWs进行数值建模的原理图
通过两类典型TOWs（分别为钢管嵌入无限混凝土与钢管浸入无限水域）的基准算例，对框架的实施过程及其有效性展开了系统说明与验证。该研究为相关领域提供了可复现、易操作的新工具，并预计对没有深厚有限元理论背景的用户特别有益。
图三 钢管嵌入无限混凝土中CSH波的相速度（左）与衰减频散曲线（右）
论文链接：https://doi.org/10.1080/10589759.2025.2586807
