少量声速剖面时浅海声传播不确定性研究

当只有少量的浅海实测声速剖面时,不能直接利用Monte Carlo法研究声传播的不确定性。基于经验正交函数法,提出扩展向量法对少量实测声速剖面进行扩展,产生与实测声速剖面统计量基本一致的扩展声速剖面,基于MonteCarlo法,利用扩展后的声速剖面计算了声传播损失概率密度分布。结果表明,扩展向量元素服从标准正态分布,扩展后的数据捕捉到了未能测量到、但可能存在的声速剖面,该方法为浅海环境下实测声速剖面数据较少时,研究声传播不确定性提供了一种新的途径。     

海底倾斜度对声传播的影响

1引言南海海底环境复杂,存在着许多海深及底质水平变化的区域。由于海底变化对水声物理规律有着非常大的影响[1],因此,在此类海域进行声传播预报和海底反演时的参数选取和模型构建时必须给予足够的重视。国际上关于海底大起伏的实验和理论研     

海面波浪起伏对声传播的影响

位于南海某海域同一传播路径上,在2004年和2005年分别进行的两次声传播实验,两次实验中的设备、过程和方法都相同,水文变化也不大,但实验得到的传播损失相差却很大。通过对实验数据的分析表明,两次实验的传播损失差异是由于海面波浪起伏引起的。利用第一次实验数据,考虑海面波浪起伏后反演得到的海底吸收系数可以较好地解释另一次的声传播损失。因此,可以以为浅海海面波浪起伏对声传播的影响很大,在进行水下声传播规律的研究或地声参数反演研究时,应当充分考虑海面波浪起伏的影响。     

浅海起伏海底环境下的声传播

起伏海底对浅海声传播有着极大影响。文章利用一次东海夏季水文数据,结合蒙特卡洛方法统计分析了浅海长距离起伏海底环境下的声场特性,并利用射线模型分析了海底起伏对声场不确定性影响的机理。结果表明,高频声波对海底起伏的变化更为敏感,传播损失的概率分布更为分散。负跃层环境下,当声源位于跃层下方时,起伏海底对位于跃层下方接收点的声传播影响更为明显。等温层环境下,起伏海底对声传播的影响相比于跃层环境影响更小。起伏海底的倾斜度越大,声传播损失越大。对于相同倾斜度的起伏海底,相对起伏的大小,即起伏海底高度与海深的比值,比起伏周期的变化对声传播的影响更大。     

利用直达波和海面反射波到达时延反演深海声速剖面

研究了利用直达波与海面反射波到达时延反演深海声速剖面的方法,采用最严经验模态方法组织利用历史水文数据并进行反演,并利用 2016年南海中南部冬季调查的实验数据进行了验证。反演结果与实测声速剖面在深度小于 710 m处的平均绝对误差的最大值为 2.15 m·s^-1,反演结果与实测值基本相符。     

近轨低矮声屏障降噪效果影响因素分析

针对城轨交通近轨低矮声屏障,为了量化分析其降噪特性和效果,以对称点声源模拟轮轨声源,考虑车体和轨道结构的空间几何构型及声学边界特性,采用声学边界元法,建立城轨列车车外噪声预测分析模型,对有无声屏障以及不同吸声处理方式下的空间声场响应进行对比分析。研究结果表明:对标准评价点(距轨道中心线7.5 m远,距轨面1.2 m高),0.25 m高直立型无吸声声屏障的插入损失为-1.7 dB(A);若其高度每增加0.25 m,插入损失将增加0.4dB(A)~2.9 d B(A);若在1.0 m高直立型无吸声声屏障的屏体内侧以及轨道增设吸声边界条件,插入损失增加6.1 dB(A);若对1.0 m高直立型无吸声声屏障增设Y头型,插入损失将增加2.7 dB(A)。相关研究可为城轨交通减振降噪提供科学指导。     

浅海负跃层对声传播影响的仿真研究

0引言夏秋季节,在浅海常常存在强烈的季节跃层,季节跃层对声传播具有重要影响。在负跃层海域,海水可以分成三层,在上层和下层声速随深度变化缓慢,而在中间层变化剧烈。在这种环境下,声传播特性强烈的依赖于跃层的深度、厚度和强度。本文采用浅海声传播的波束位移射线简正波(BDRM)理论[1,2]定量分析浅海负跃层对声传播的     

近临界CO2中超声波传播特性研究

采用由声速测量探头与CTS-3600数字式超声探伤仪组成的声速测量装置,对超声波在近临界CO2中传播特性进行了研究。研究结果表明,无论在近临界CO2还是在夹带剂-近临界CO2体系中,超声波的声速和相对声强都是体系（近临界CO2或夹带剂-近临界CO2）密度的函数,随着压力的增大而升高,随着温度的升高而下降。与近临界CO2体系相比,夹带剂-近临界CO2体系中的超声波的声速和声强值要略高,其主要原因可能是夹带剂乙醇的加入增大了体系的密度。     

基于波恩近似的二维浅海声层析

目前的海洋声层析方法主要针对深海环境或水平不变浅海环境,对于水平剧变的二维浅海声层析问题仍未提出实用有效的方法。提出一种二维浅海声层析方法并讨论其理论可行性。其主要的思路是将一个水平变化的浅海环境等效为一个水平不变的背景环境叠加微弱的扰动,由波动方程推导出声速扰动与格林函数扰动之间的关系式,引用波恩近似解决两者之间的非线性问题,将反演过程简化为线性方程组的求解过程;后期针对该方法的局限性做进一步改进,包括引入迭代思路及使用一定的先验知识并提取经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,EOF)。数值仿真实验说明该方法对局部的小幅度扰动甚至是孤立子内波的反演结果都具有较高的分辨率,初步验证了该方法的理论可行性。     

声二极管中声传播模型研究

提出一种数值计算模型以描述声子晶体和包膜气泡群构成的声二极管中声传播。声子晶体中的声传播基于有限差分的方法数值求解,而微气泡中的非线性声传播采用非线性声波方程耦合微气泡振动方程求解。数值模拟的结果与已报道的实验结果相符合,证明了数值模型的有效性。在此基础上进一步讨论了包膜气泡参数改变对声二极管整流比的影响。     

Fatigue crack propagation in welded joints under variable-amplitude loading in synthetic sea water

Fatigue crack propagation rates and the fatigue threshold in transverse butt-welded joints of centre crack type were measured in synthetic sea water under variable-amplitude loading. The fatigue threshold was about a half of that in air, and the propagation rates near the fatigue threshold were high compared with those in air. The propagation rate for each cycle under variable-amplitude loading could be estimated from the constant-amplitude data, which were obtained in the crack-closure-free condition.     

浅海信道有效声速估计及其在水声定位中的应用

提出了基于本征声线视在搜索的浅海信道有效声速估计方法。在给定海面海底及垂直声速分布条件下,该方法能快速准确地估计浅海信道中任意两点的有效声速以及有效声速空间分布物理图像。因该方法采用本征声线视在搜索思想,计算量大为减小,易于实际工程应用。随后探讨了其在长基线水声定位解算中的应用。海试与应用结果表明,该方法可以提高长基线定位系统对浅海信道复杂水文的适应能力。     

Effect of voids on the propagation of waves in an elastic layer

The present paper investigates the propagation of waves in an elastic layer containing voids. Numerical calculations and discussions indicate that the velocity of the propagation of waves decreases due to the presence of voids in the material medium of the layer and the voids cause dispersion of the general waveform.     

气流声源及其信号传播研究

本文根据空气的各向同性特性 ,通过数学推导 ,得到了气流声源信号的传播速度公式。     

爆炸声源投放间隔对会聚区声传播损失测量的影响

会聚区声传播损失测量是水声调查的重要内容。爆炸声源投放间隔对会聚区声传播损失结构的刻画具有直接影响。基于Argo资料、与距离有关声学模型(Range-dependent Acoustic Model, RAM)和实验数据,对不同投放间隔下获得的会聚区声传播损失进行了比较。结果表明,在不同声源深度和频率下,0.5 km的投放间隔能够很好地刻画出会聚区声场结构的精细特征;1 km的投放间隔基本满足对会聚区结构精细测量的要求;2 km的投放间隔能够测量到会聚区的大致结构,但可能出现对会聚区峰值结构的漏测或欠精确的会聚区增益。考虑到实际条件难以支持全测线0.5 km的投放间隔,建议对会聚区精细测量时,在可知会聚区范围的海域使用在会聚区0.5 km的投放间隔、在影区1 km的投放间隔;在未知海域使用全测线1 km的投放间隔;对了解会聚区大致结构的调查,使用2 km的投放间隔。     

以简正波解为初始场的抛物方程算法应用于深海声传播预报

在深海中,环境参数不仅在深度上起伏变化,在水平方向上也会因内波、涡旋、锋面、洋流等现象而发生变化。对于深海声传播的预报,仍是一个值得进一步探讨的问题。简正波方法具有物理意义明确、但仅适用于水平方向环境参数不变的波导的特点,而抛物方程方法能够便捷地处理与深度、距离有关的声速、地形等环境,但其解缺乏清晰的物理意义。采用简正波解为抛物方程法的初始场,利用Ram随距离逐步递推的数值方法计算整个海域的声能量,计算存在涡旋等复杂海洋环境下的声传播特点。结果表明,该方法不仅可以计算各种环境条件下的各阶简正波的传播特点以及能量变化,而且便于深入地分析深海环境中各阶简正波的耦合特点与能量变化,计算效率大大提高且具有很高的准确性。可以作为浅海和深海中高、低频传播的通用模型。     

中国海海面风场时空变化特征分析

对1992年12月至2005年11月连续13年中国海海区(2()N～39()N,105()E～130()E)ERS-1、ERS-2和QuikSCAT散射计海面风场资料进行插值平均处理,获得了156个月长序列月平均海面风距平资料集,对该资料集进行矢量经验正交函数(Vector EOF)分解,获得了中国海海面距平风场的两个主要经验模态.其距平风场第一模态(VEOF-1)解释了总偏差的72.31%,表现为冬-夏振荡型,反映了中国海海面风场的季风特征;第二模态(VEOF-2)解释了总偏差的10.05%,表现为春-秋振荡型,反映了冬季风与夏季风之间的转换过渡时期的风场特征.     

基于Argo资料的深海温跃层对水声传播的影响分析与仿真

利用Argo网格化数据分析日本以南小范围海区内的温跃层时空特征,其主跃层和季节性跃层的双跃层结构明显。依此利用UMPE(University of Miami Parabolic Equation)抛物方程模型分析与仿真深海温跃层及其季节变化对水声场的影响。分析发现:相似系数为1的两个声速剖面的传播损失几乎完全相同;夏季声源较浅时,会在以声源为中心小直径圆形区域内形成声影区;声源深度相对于跃层越大,跃层对水声场的影响越小;高频较低频受跃层影响更大。     

声学测量海浪级的实时计算机处理

本文介绍了一种应用声学方法测量海浪级的实时计算机处理方案，简化了计算机实时处理公式，容易实现。