中尺度涡条件下的深海声场效应研究
发布时间：2022-01-14 19:31
通过构建中尺度涡的数学模型,利用射线-简正波-抛物方程（RMPE）声学模型进行传播损失计算,进而分析在深海声道、深海会聚区、海底反射3种传播模式下,中尺度涡对深海声效应的影响。数值仿真结果显示,暖涡对深海声道、会聚区产生下压效果,使会聚区水平距离变大,深海声道深度方向上变宽;冷涡使会聚区上抬,距离变短,对声场散射现象明显。研究结果表明,涡旋环境条件下,声场特征会产生显著变化。试验结果揭示了中尺度涡对深海声场效应的影响,对指导海上运用中尺度涡现象开展的科学研究、工程实践、军事运用具有积极的指导意义。
【文章来源】：海洋科学. 2020,44(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
暖涡和冷涡声速分布
68海洋科学/2020年/第44卷/第3期1/21(,)()()(,)nnnnprzrrurrz,(14)从而可以得到声强和传播损失表达式TL(Trans-missionLoss):122()()()(,)()()(,)nrnnninnIrrurrzrurrzr,(15)(1)TL10lg()IIr,(16)2中尺度涡条件下的深海声场效应中尺度涡所引起的声速场的扰动能够对声传播轨迹产生重大影响,根据声传播的基本规律,声线总是弯向声速小的方向,暖涡中心温度高,使声波辐散,冷涡则相反,使声波辐聚。涡的出现改变了声速梯度(正梯度或负梯度),进而影响了表层、深层信道中声的传播。下面从深海声道、深海会聚区、海底反射3种传播模式,采用RMPE声传播模型,具体分析中尺度海洋涡环境下,深海声场效应。2.1深海声道传播模式声源深度800m时,为深海声道传播模式。计算条件:声源频率为200Hz,计算深度5000m,水平距离500km,海底为平底。图3为无涡时的传播损失,图4为涡强DC分别为+80、+70、+60、+50、+40、+30时,声波在暖涡的传播情况。图5为涡强DC分别为–80、–70、–60、–50、–40、–30时,声波在冷涡的传播情况。图2无涡时深海声道传播损失Fig.2Soundtransmissionlossofdeepseachannelwithouteddy比较图2、图3、图4,在深海声道传播模式下,声波经过暖涡时,声道深度发生下压,穿过暖涡之后,声道又逐渐回到原来深度,且涡强越强现象越明显,暖涡作用下,声道的宽度发生明显的增宽。当声波经过冷涡时,声道特征变得模糊,冷涡的存在图3深海声道传播模式下不同涡强声波在暖涡传播损失Fig.3Soundtransmissionlossinwarmeddyatdifferentintensitiesundermodelofdeepseachannel
70海洋科学/2020年/第44卷/第3期图6深海会聚区模式下不同涡强声波在暖涡传播损失Fig.6Soundtransmissionlossinwarmeddyatdifferentintensitiesundermodelofdeepseaconvergencezone图7深海会聚区模式下不同涡强声波在冷涡传播损失Fig.7Soundtransmissionlossincoldeddyatdifferentintensitiesundermodelofdeepseaconvergencezone
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于射线理论的海洋中尺度涡与水声传播耦合建模研究[J]. 程天际,艾锐峰,张建伟,高太长,欧阳军. 装备学院学报. 2015(06)
[2]一个西太平洋冷涡影响下的会聚区声传播变异特征分析[J]. 张旭,程琛,邱仁贵. 海洋通报. 2015(02)
[3]三维水声传播建模及并行算法研究[J]. 张林,笪良龙,李玉阳. 系统仿真学报. 2012(01)
[4]南海西部中尺度暖涡环境下汇聚区声传播效应分析[J]. 张旭,张健雪,张永刚,董楠. 海洋工程. 2011(02)
[5]海洋中尺度涡建模及其在水声传播影响研究中的应用[J]. 李佳讯,张韧,陈奕德,金宝刚. 海洋通报. 2011(01)
[6]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)
硕士论文
[1]海洋中尺度结构对空间相关和匹配时间相关的影响[D]. 刘阳洋.中国海洋大学 2015
本文编号：3589079
【文章来源】：海洋科学. 2020,44(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
暖涡和冷涡声速分布
68海洋科学/2020年/第44卷/第3期1/21(,)()()(,)nnnnprzrrurrz,(14)从而可以得到声强和传播损失表达式TL(Trans-missionLoss):122()()()(,)()()(,)nrnnninnIrrurrzrurrzr,(15)(1)TL10lg()IIr,(16)2中尺度涡条件下的深海声场效应中尺度涡所引起的声速场的扰动能够对声传播轨迹产生重大影响,根据声传播的基本规律,声线总是弯向声速小的方向,暖涡中心温度高,使声波辐散,冷涡则相反,使声波辐聚。涡的出现改变了声速梯度(正梯度或负梯度),进而影响了表层、深层信道中声的传播。下面从深海声道、深海会聚区、海底反射3种传播模式,采用RMPE声传播模型,具体分析中尺度海洋涡环境下,深海声场效应。2.1深海声道传播模式声源深度800m时,为深海声道传播模式。计算条件:声源频率为200Hz,计算深度5000m,水平距离500km,海底为平底。图3为无涡时的传播损失,图4为涡强DC分别为+80、+70、+60、+50、+40、+30时,声波在暖涡的传播情况。图5为涡强DC分别为–80、–70、–60、–50、–40、–30时,声波在冷涡的传播情况。图2无涡时深海声道传播损失Fig.2Soundtransmissionlossofdeepseachannelwithouteddy比较图2、图3、图4,在深海声道传播模式下,声波经过暖涡时,声道深度发生下压,穿过暖涡之后,声道又逐渐回到原来深度,且涡强越强现象越明显,暖涡作用下,声道的宽度发生明显的增宽。当声波经过冷涡时,声道特征变得模糊,冷涡的存在图3深海声道传播模式下不同涡强声波在暖涡传播损失Fig.3Soundtransmissionlossinwarmeddyatdifferentintensitiesundermodelofdeepseachannel
70海洋科学/2020年/第44卷/第3期图6深海会聚区模式下不同涡强声波在暖涡传播损失Fig.6Soundtransmissionlossinwarmeddyatdifferentintensitiesundermodelofdeepseaconvergencezone图7深海会聚区模式下不同涡强声波在冷涡传播损失Fig.7Soundtransmissionlossincoldeddyatdifferentintensitiesundermodelofdeepseaconvergencezone
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于射线理论的海洋中尺度涡与水声传播耦合建模研究[J]. 程天际,艾锐峰,张建伟,高太长,欧阳军. 装备学院学报. 2015(06)
[2]一个西太平洋冷涡影响下的会聚区声传播变异特征分析[J]. 张旭,程琛,邱仁贵. 海洋通报. 2015(02)
[3]三维水声传播建模及并行算法研究[J]. 张林,笪良龙,李玉阳. 系统仿真学报. 2012(01)
[4]南海西部中尺度暖涡环境下汇聚区声传播效应分析[J]. 张旭,张健雪,张永刚,董楠. 海洋工程. 2011(02)
[5]海洋中尺度涡建模及其在水声传播影响研究中的应用[J]. 李佳讯,张韧,陈奕德,金宝刚. 海洋通报. 2011(01)
[6]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)
硕士论文
[1]海洋中尺度结构对空间相关和匹配时间相关的影响[D]. 刘阳洋.中国海洋大学 2015
本文编号：3589079
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