水面上声源激发水下声场的仿真分析

发布时间：2023-01-12 12:51

　　深入研究和掌握水面上声源激发水中声场的分布规律具有重要意义。本文利用射线理论和简正波方法对水面上点源激发的水中声场进行了仿真分析。首先,研究了空气—水界面对声波透射的影响。在界面附近,透射声压为入射声压的2倍,声强却减少约30dB。利用射线理论得到了空气中点声源强度与水中声场强度的关系。对比水面上声源和水中声源激发的水中远场声场表达式,得到了水面上声源与邻近水面下的水中声源可以互相转化及转化的条件。利用球面波分解为平面波的方法得到了水中侧面波的表达式、水面上声源激发水下远场声场的简正波表达式以及水中声场的平均衰减规律。研究表明,侧面波的幅度随着深度的增加指数衰减。其次,用简正波声场计算程序对模型进行了仿真,同时与射线声学方法进行了对比。仿真分析了泄漏模式对近场声场的影响;等效源深度和声源高度对水下声场的影响;水面上方声源与水中声源激发水中声场的传播损失对比;海底类型对声场的影响。仿真分析验证了在高频情况下,水面上方声源激发水中声场的平均衰减规律。最后,利用Visual C++和Fortran开发水下声场计算软件,该软件能够计算水面上方声源和水中声源激发水下声场的传播损失和声场分布。 

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 立题背景及意义
    1.2 研究历史及现状
    1.3 本文工作内容
第2章 水面上声源激发的水下声场研究
    2.1 空气—水界面对空气声波反射和折射的影响
    2.2 等效源法
        2.2.1 水中球面波反射的几何表示
        2.2.2 空气中球面波折射入水的射线表示
        2.2.3 等效源法
        2.2.4 空气中球面波激发的水下侧面波
    2.3 水面上声源激发水下声场的简正波表示
        2.3.1 水下声源激发水下声场的简正波表示
        2.3.2 水面上声源激发水中声场的简正波表示
    2.4 水面上声源激发浅海声场的深度平均传播损失
    2.5 本章小结
第3章 水面上声源激发水下声场特性仿真
    3.1 等效源法验证
    3.2 泄露模式对声场的影响
    3.3 等效源深度和声源高度对声场的影响
    3.4 水面上声源与水下声源激发的水下声场比较
    3.5 海底类型对传播损失的影响
    3.6 频率对传播损失的影响
    3.7 本章小结
第4章 水下声场计算软件开发
    4.1 软件功能及编程实现
        4.1.1 软件功能介绍
        4.1.2 软件的编程
    4.2 软件设计与功能
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
附录A 波动方法求解水下侧面波
附录B 有效深度法


【参考文献】：
期刊论文
[1]潜艇作战环境及应对措施分析[J]. 许诚,赵杰,袁有宏,王肖飞.  舰船电子工程. 2011(10)
[2]潜射防空导弹发展与应用现状综述[J]. 朱清浩,吴锐,朱君.  科技创新导报. 2010(03)
[3]空气中风和声速剖面对空气声透射入水影响[J]. 张翼鹏,马远良.  声学技术. 2007(02)
[4]空气中快速运动声源水下声场的波数积分模型[J]. 张翼鹏,马远良.  应用声学. 2007(02)
[5]潜艇面临的威胁及潜空导弹[J]. 林玉琛.  现代防御技术. 2005(01)
[6]运动声源简正波模型稳相点的射线多普勒近似算法[J]. 吕俊军,吴国清.  声学学报. 2004(05)
[7]潜艇光电桅杆在潜空对抗中的作用[J]. 李忠.  舰船科学技术. 2002(06)
[8]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)



本文编号：3729949