基于抛物方程的弹性海底声场计算方法研究

发布时间：2021-04-10 20:01

　　为了研究浅海环境中弹性海底对声传播的影响,本文基于抛物方程近似,利用坐标映射方法,建立了与距离相关的具有弹性海底的海洋环境中低频/甚低频声传播模型,并给出了能够处理剪切波波速很小的变步长抛物方程方法。通过选取多组海洋环境参数进行仿真分析验证了坐标映射抛物方程方法可以进行具有弹性海底的低频/甚低频中远程声场计算,且具有较高的精度；坐标映射抛物方程方法在计算不规则变化弹性海底环境的声场比旋转抛物方程方法更为准确。当剪切波波速很小时,变步长抛物方程理论克服了利用等步长抛物方程,步长小计算效率低以及计算不稳定的缺点；具有弹性海底的低频声传播实验实际测量得到的声传播损失曲线与理论结果吻合的很好,验证了坐标映射抛物方程方法的正确性；当水平方位角相差很小时,测量得到的声传播损失基本相同,三维效应不明显。当水平方位角相差很大时,测量得到的声传播损失曲线在对应距离上存在相似性,三维效应很明显；通过实验过程中对多途结构的分析研究,证明了低频声传播实验测量的正确性。 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

坐标映射前后的波导介质对比

第3章低频声波场的数值计算第3章低频声波场的数值计算章首先选取了三组海洋环境参数进行坐标映射抛物方程模型的验证，倾斜弹性海底环境中声场分布，最后分析了海洋环境参数对浅海弹性播的影响规律。型验证水平弹性海底环境下的声场数值计算例一:对于均匀流体层覆盖在半无限弹性海底的情况，海底水平，，声源深度Z:二30m，接收深度Z:=50m，水深H=300m，海水0om/s，海水密度刀、=lx10，kg/m’，海底纵波波速c，=2800m/s，海底0m/s，海底纵波衰减系数a;=0.ldB众，海底横波衰减系数。:=0.ldB/入，、103kg/m3。下图为利用FFP和坐标映射抛物方程方法计算结果的对f=SHz，25二30m，Zr=50m

图3.2KRAKENC和坐标映射抛物方程方法计算结果的对比图三:对于均匀流体层覆盖在半无限弹性海底的情况，海底水，声源深度Z:=3om，接收深度Z:=50m，水深H二300m，m/s，海水密度尸、=lxlo，kg/m，，海水密度户w=19/em，，海m/s，海底横波波速c，=1200m/s，海底纵波衰减系数a，=0.2dB众，0.2dB众，海底密度p二1.5、10，k留m3。下图为利用KRAKENC和计算结果的对比图。f=100Hz，25=30m，Zr=50m︵山息-Jl

【参考文献】：
期刊论文
[1]三维耦合简正波-抛物方程理论及算法研究[J]. 彭朝晖,张仁和.  声学学报. 2005(02)
[2]基于WKBZ理论的耦合简正波-抛物方程理论[J]. 彭朝晖,李风华.  中国科学（A辑）. 2001(02)
[3]封闭空间声场的虚源法模拟研究[J]. 曾向阳.  电声技术. 2000(01)
[4]浅海声传播的波束位移射线简正波理论[J]. 张仁和,李风华.  中国科学（A辑）. 1999(03)
[5]水平不变海洋声道中的WKBZ简正波方法[J]. 张仁和,何怡,刘红.  声学学报. 1994(01)

硕士论文
[1]基于Pade高阶近似的抛物方程方法的实现与应用研究[D]. 魏文专.哈尔滨工程大学 2009
[2]基于射线理论的浅海声场数值预报研究[D]. 李庆来.哈尔滨工程大学 2008



本文编号：3130252