南海深海风生噪声特性分析及其噪声源模型修正
发布时间：2021-10-08 16:38
基于2015年秋季南海深海区域43天的观测噪声与同步风速预报数据,研究南海风占主导海洋环境噪声风关特性,并对风生噪声源级公式进行修正。本地风速在3～14 m/s范围内变化时,在频段0.5～1.28 kHz,噪声强度近似正比于风速对数的2倍。据此关系,获得不同风速条件下的风生噪声谱级。将Harrison风生噪声源级公式和海面噪声传输模型结合,构建深海风生噪声数值计算模型,通过求取最优的风生噪声源级公式系数项,使得在风占主导频段和风速范围内实验谱级与数值结果误差平方和最小,对Harrison风生噪声源级公式进行修正,并使其适用频段范围拓宽两倍。最后,利用南海其它区域实验数据检验模型的适用性,结果表明,模型预报噪声级与实验值吻合度较高,可供预报南海风生海洋环境噪声级实际应用参考。
【文章来源】：声学学报. 2020,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图３实测噪声典型噪声谱??
数满足的线性关系如下：??ＮＬｅ（ｆ，Ｕ）＝ｍｉ（ｆ）＼ｇＵ?＋?Ｍ［ｆ），?（２）??式中，ｙ是标准高度１０?ｍ处的风速（ｍ／ｓ），ＡＴＬｅ是??中心频率为／的１／３倍频程频段的实验噪声谱级，ｅ??代表实验数据，２０ｎ（／）是噪声谱级关于风速对数变??化直线的斜率，Ｍ（／）是噪声谱级与频率有关的项。??时间（月／?口）??（ａ）中心频率１０６?Ｈｚ??时间（月／日）??（ｂ）中心频率５０８?Ｈｚ??图６不同频率噪声谱随时间变化及其同步风速比较??噪声强度和风速对数之间的线性关系仅适用于??特定风速范围。风速高于临界风速（％）才会产生破??碎浪，风生噪声才能占主导；ＩＩ风速超过饱和风速，??随着风速增加不会引起更多的破碎浪，而且由于海??面稠密且持久的气泡．３会产生较强的声衰减，噪声??强度不随风速增大而明显变化４由于实验测景风生??噪声数据对应最高风速低于Ｆａｎｍｒ和Ｌｅｉｎ（Ｗ１９ｌ所??述饱和风速范围，故下面仅分析临界风速（Ｒ）．??风生噪声对应风速分布直方图见图７（ａ＼可以看??出风速在１＾?１５?ｍ／ｓ范围内，分布较为发散，求取Ｒ??的标准为，最优的会使得风生噪声与风速对数之??间具有最优的相关系数。假定仏取值１?ｍ／ｓ，?３?ｍ／ｓ，??６?ｍ／ｅ，然后计算风生噪声与风速对数之间相关系??数，结果见图７（ｂ），图中频率蒗围在．５Ｑ？顧ＯＱ?Ｈｚ。??从图７（ｂ）中可以明Ｍ看出》频率大于５００?噪声??与风速具有较高的相关性，后续分析风生噪声特性??主要关注５Ｑ０?Ｈｚ以上频段。??為临界风速Ｒ等于３?ｍ／ｓ和６?ｍ／ｓ时，风生噪??声与风速对数的相关系数基本相同。而齊脑界风速??％等于
模型修正??６５９??４５??１０１?１０°?１０１?１０２??风速（ｍ／ｓ）??图８不同风速下１０１６?Ｈｚ噪声谱级与海面风速回归曲线??５期??频率时，由式（２）得到图８所泊的成为关于噪声强度??和风速对数的一条直线。图中黑色点为不同风速下实??测噪声强度，黑色实线为临界风速选择为３?ｍ／ｓ，风生??噪声强度和风速对数回归直线。在４？１４?ｍ／ｓ范围内??选择６个不同的风速值，将这些风速下接近此回归直??线的Ｈｚ噪声谱数据对应时刻噪声谱重新绘制??成图，即可得到图９所示的不同风速下５０？６邱０?Ｈｚ??频率范围内的噪声ｉ普线实测结果。??４０??１０Ｊ??．频窣｜Ｈｚ）??舆ｓ?：实验获有：不Ｍ风速．下ｉｆ嗓声響级及暫你扭辑曲鱗比较??．．（麟滅脸数据，戯ｉｆ?Ｗ幽曲线）??图９为实验获得不同风速下的噪声谱级及与??Ｗｅｎ？曲线比较，．实验获．得的风■速在５?．ｍ／ｓ．和＿１〇?ｍ／ｓ??时的噪声谱，Ｗｅｎｚ曲线在该风速下的噪声谱一??致。图９中不同风速下的噪声谱级与图４中典型噪声??谱特性基本一致，即在频率低于２〇ａ?Ｈｚ和高于１?ｆｆｉｚ，??随频率增加噪声谱具有不同的变化斜率，显示出航船??＿声和风生噪声的各肖不同特性，并风速增加，风??生噪声谱级随频率増加变化斜率不变（高千１?ｋＨｚ??频段），航船噪声谱级随频率増加变化斜率木变（低ｆ??２００?Ｈｚ频段），随着风速增加，其引起的海洋环境噪??声表现为风生噪声特性的噪声下限频率在降低，即??在风速４?ｍ／ｓ时，高子如〇?Ｈｚ噪声Ｍ汾出风生噪声??特性；而肖风速为１４?ｍ／ｓ?０寸，高于２００?Ｈｚ噪声显沅??出风生噪声特性４
【参考文献】：
期刊论文
[1]台风“启德”对南海深海海洋环境噪声特性的影响研究[J]. 文洪涛,杨燕明,王宁,阮海林,黄二辉. 声学学报. 2016(06)
[2]台风对深海海洋环境噪声的影响[J]. 刘姗琪,李风华. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2016(09)
[3]一种海洋环境噪声估计风速的修正法[J]. 林建恒,蒋国健,苑泉乐,衣雪娟. 声学学报. 2006(03)
[4]海洋环境噪声垂直分布测试和分析[J]. 林建恒,蒋国健,高伟,李德军. 海洋学报(中文版). 2005(03)
[5]海洋环境噪声反演估计海面风速[J]. 林建恒,常道庆,马力,李学军,蒋国健. 声学学报. 2001(03)
本文编号：3424546
【文章来源】：声学学报. 2020,45(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
图３实测噪声典型噪声谱??
数满足的线性关系如下：??ＮＬｅ（ｆ，Ｕ）＝ｍｉ（ｆ）＼ｇＵ?＋?Ｍ［ｆ），?（２）??式中，ｙ是标准高度１０?ｍ处的风速（ｍ／ｓ），ＡＴＬｅ是??中心频率为／的１／３倍频程频段的实验噪声谱级，ｅ??代表实验数据，２０ｎ（／）是噪声谱级关于风速对数变??化直线的斜率，Ｍ（／）是噪声谱级与频率有关的项。??时间（月／?口）??（ａ）中心频率１０６?Ｈｚ??时间（月／日）??（ｂ）中心频率５０８?Ｈｚ??图６不同频率噪声谱随时间变化及其同步风速比较??噪声强度和风速对数之间的线性关系仅适用于??特定风速范围。风速高于临界风速（％）才会产生破??碎浪，风生噪声才能占主导；ＩＩ风速超过饱和风速，??随着风速增加不会引起更多的破碎浪，而且由于海??面稠密且持久的气泡．３会产生较强的声衰减，噪声??强度不随风速增大而明显变化４由于实验测景风生??噪声数据对应最高风速低于Ｆａｎｍｒ和Ｌｅｉｎ（Ｗ１９ｌ所??述饱和风速范围，故下面仅分析临界风速（Ｒ）．??风生噪声对应风速分布直方图见图７（ａ＼可以看??出风速在１＾?１５?ｍ／ｓ范围内，分布较为发散，求取Ｒ??的标准为，最优的会使得风生噪声与风速对数之??间具有最优的相关系数。假定仏取值１?ｍ／ｓ，?３?ｍ／ｓ，??６?ｍ／ｅ，然后计算风生噪声与风速对数之间相关系??数，结果见图７（ｂ），图中频率蒗围在．５Ｑ？顧ＯＱ?Ｈｚ。??从图７（ｂ）中可以明Ｍ看出》频率大于５００?噪声??与风速具有较高的相关性，后续分析风生噪声特性??主要关注５Ｑ０?Ｈｚ以上频段。??為临界风速Ｒ等于３?ｍ／ｓ和６?ｍ／ｓ时，风生噪??声与风速对数的相关系数基本相同。而齊脑界风速??％等于
模型修正??６５９??４５??１０１?１０°?１０１?１０２??风速（ｍ／ｓ）??图８不同风速下１０１６?Ｈｚ噪声谱级与海面风速回归曲线??５期??频率时，由式（２）得到图８所泊的成为关于噪声强度??和风速对数的一条直线。图中黑色点为不同风速下实??测噪声强度，黑色实线为临界风速选择为３?ｍ／ｓ，风生??噪声强度和风速对数回归直线。在４？１４?ｍ／ｓ范围内??选择６个不同的风速值，将这些风速下接近此回归直??线的Ｈｚ噪声谱数据对应时刻噪声谱重新绘制??成图，即可得到图９所示的不同风速下５０？６邱０?Ｈｚ??频率范围内的噪声ｉ普线实测结果。??４０??１０Ｊ??．频窣｜Ｈｚ）??舆ｓ?：实验获有：不Ｍ风速．下ｉｆ嗓声響级及暫你扭辑曲鱗比较??．．（麟滅脸数据，戯ｉｆ?Ｗ幽曲线）??图９为实验获得不同风速下的噪声谱级及与??Ｗｅｎ？曲线比较，．实验获．得的风■速在５?．ｍ／ｓ．和＿１〇?ｍ／ｓ??时的噪声谱，Ｗｅｎｚ曲线在该风速下的噪声谱一??致。图９中不同风速下的噪声谱级与图４中典型噪声??谱特性基本一致，即在频率低于２〇ａ?Ｈｚ和高于１?ｆｆｉｚ，??随频率增加噪声谱具有不同的变化斜率，显示出航船??＿声和风生噪声的各肖不同特性，并风速增加，风??生噪声谱级随频率増加变化斜率不变（高千１?ｋＨｚ??频段），航船噪声谱级随频率増加变化斜率木变（低ｆ??２００?Ｈｚ频段），随着风速增加，其引起的海洋环境噪??声表现为风生噪声特性的噪声下限频率在降低，即??在风速４?ｍ／ｓ时，高子如〇?Ｈｚ噪声Ｍ汾出风生噪声??特性；而肖风速为１４?ｍ／ｓ?０寸，高于２００?Ｈｚ噪声显沅??出风生噪声特性４
【参考文献】：
期刊论文
[1]台风“启德”对南海深海海洋环境噪声特性的影响研究[J]. 文洪涛,杨燕明,王宁,阮海林,黄二辉. 声学学报. 2016(06)
[2]台风对深海海洋环境噪声的影响[J]. 刘姗琪,李风华. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2016(09)
[3]一种海洋环境噪声估计风速的修正法[J]. 林建恒,蒋国健,苑泉乐,衣雪娟. 声学学报. 2006(03)
[4]海洋环境噪声垂直分布测试和分析[J]. 林建恒,蒋国健,高伟,李德军. 海洋学报(中文版). 2005(03)
[5]海洋环境噪声反演估计海面风速[J]. 林建恒,常道庆,马力,李学军,蒋国健. 声学学报. 2001(03)
本文编号：3424546
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