抛物方程方法中单向散射近似处理方法研究

发布时间：2020-10-17 05:23

　　 我国周边海域大多为浅海，且多为层状介质海底，因此建立符合分层海底海洋环境的低频水下声场预报模型有着重要意义。本文基于弹性抛物方程理论，深入研究了单向散射近似方法对不规则弹性体-弹性体边界条件的处理应用，并结合坐标映射法，建立了具有分层弹性海底的海洋环境中低频水下声场传播计算模型，同时该方法可以给出水下位移场的分布。 选取多组海洋环境参数，通过与现有声场预报模型相比较，证明了单向散射近似处理方法在处理倾斜弹性体-弹性体边界有效性和准确性；通过与能量守恒近似法相对比，验证了单向散射近似法不仅能处理弹性介质中纵波和横波的能量耦合问题且比能量守恒近似法有着更广泛的适用性。 文中重点分析了分层弹性海底海洋环境中低频水下声场分布规律。给出了多种地形条件下低频水下声场分布和部分海洋环境中的水下位移场分布；重点仿真分析了倾斜海底和典型海底地形条件下声源深度、声源频率和海底斜率变化等条件下低频水下声场的分布规律。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：P733.2
【部分图文】：

图 1.1 倾斜海域虚源的布放示意图 源法法最早被应用于模拟分析和研究一般的矩形空间、Pekeris 波导和隧道场[16][17]。1992 年 Deane 和 Tindle 在求解谐和点声源作用下的均匀声速模型中引入了虚源法[18]。1993 年 Deane 与 Buckingham 应用虚源法改或弹性海底的三维声场计算模型[19]。7 年 Abawi 和 Porter 以边界积分为基础，提出了一种用于计算与距离底的水下声场新理论，也命名为虚源技术[20](virtual source Technique一系列未知幅度值的点源组成，在上层海水中靠近海底边界的区域中缩波声场和剪切波声场的两层虚声源，而在下层靠近海底边界的区域中声场的一层虚声源(如图 1.1 所示)。林函数表示每个点源激发的声场，则靠近海底边界的海水介质中所有表示海底中的声场；同理靠近海底边界的海底介质中所有点源声场的的声场。在边界处(图 1.1 中实线所示)应用相应的边界条件，就可得

abzzzzabrzrzσ = σ示界面上、下层弹性介质。性体-弹性体边界是由于弹性介质内部物理参，满足自然边界条件[60]，变量( )uwr, 在界面处连界条件时，由虚功原理可知自然边界条件自动弹性体-弹性体边界条件中二次导数的处理困件的处理方法理倾斜边界条件有两类方法，一类是在阶梯近向散射近似方法处理倾斜边界问题；另一类是其中包括坐标映射和坐标旋转两种方法。四种：

图 4.2 水平分层弹性海底环境中声压传播损失曲线 硬海底沉积层算例 f =30Hz，声源深度 Zs =50m，接收深度 Zr =30m,水深 H 声速 2400m/s1=pC ，横波声速 1200m/s1=sC ，沉积层厚度 h =波声速 3000m/s2=pC ，横波声速 1600m/s2=sC ；其他参数同算 4.3 所示。比较本文方法与 KrakenC 计算结果，两种计算方法右声影区相差较大，整体趋势完全相同，但 KrakenC 计算结果方法声压传播损失抖动差为 3-5dB。
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本文编号：2844340