海面风浪影响下的浅海声传播预报方法

发布时间：2021-07-06 12:55

　　为了分析高海况条件下水下声场时空特性,本文提出了一种能够同时考虑粗糙海面和气泡混合层影响的水下声场计算方法。结合风浪谱理论和HN气泡群理论,采用蒙特卡洛方法对一维起伏海面进行仿真建模,利用起伏海面下的Ramsurf声传播模型仿真了不同海面风速下的声传播损失,并通过递归方法求解了考虑近海面气泡层因素的海面反射系数及海面反射损失。仿真发现:在浅海典型的负梯度环境中,起伏海面和气泡混合层对风浪搅动形成的近海面等温层中的声传播影响较大,对远离海面的深处负梯度层中的声传播则影响相对较小。另外在小掠射角下,当风速为10 m/s、频率大于2 000 Hz时,气泡混合层对海面反射损失的影响不容忽视。 

【文章来源】：哈尔滨工程大学学报. 2020,41(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同风速下的PM谱一维起伏海面

给定半径的气泡的总数量n(a)随深度的增加而减少,气泡的参考半径aref(z)随水深的增加而增加。不同风速下气泡层中气泡总数在深度h上的分布如图2所示。气泡的总数量随深度的增加而减少;不同风速下,同一深度上的气泡总数随着风速的增加而增大。1.2.1 气泡层对海面附近声速剖面分布的影响

由式(5)和(7)即可计算出气泡层引起的声速剖面分布变化。图3为不同风速情况下水中气泡层分布对声速剖面分布的改变,其中不含气泡的水中声速cw为1 490 m/s(温度取10 ℃,盐度取35‰),深度上均匀分布。不同风速引起了单位体积内气泡的总体积U(z)的改变,含气泡的水体压缩系数和密度都发生了改变[12],进而引起了声速剖面的改变。海表面风速分别为7、10、13 m/s时,海面附近0～10 m以内的水中声速有不同程度的改变;在风速为13 m/s时,海面表层水中声速的改变达到32 m/s左右。气泡层对背景声速剖面性质的改变,会显著影响到水下声波传播行为。1.2.2 气泡层的声散射和吸收引起的水层声衰减系数变化

【参考文献】：
期刊论文
[1]小掠射角下高斯谱粗糙海面反射损失建模[J]. 姚美娟,鹿力成,郭圣明,孙炳文,马力.  声学学报. 2018(03)



本文编号：3268282