负跃层条件下浅海海底单参数反演技术

海底参数反演是获取海底声学特性一种经济高效的办法.近年来,课题组提出用小掠射角下海底反射损失随掠射角的变化率FdB(dB·rad-1)作为描述海底的单参数,建立了浅海均匀水层和负跃层水文条件下的海底单参数模型.负跃层单参数模型的建立,为海底单参数反演提供了新的设计思路.文章基于浅海负跃层海底单参数模型,设计海底单参数地...     

一种可稳定计算负跃层浅海环境下声场的波数积分方法

提出了一种可以稳定计算负跃层浅海环境中声场的波数积分方法,通过对艾里(Airy)函数的归一化,得到了声源位于水体不同层中的系数矩阵,该系数矩阵是无条件稳定的。结合仿真实例,将该方法的计算结果与Airy函数未作归一化得到的计算结果进行比较,结果显示,当Airy函数未作归一化时,在某些情况下不能保证深度格林函数的足够收敛性,而该方法可以很好地解决该问题。同时将该方法的计算结果与简正波模型KRAKENC的计算结果进行对比,结果表明,文中提出的数值计算模型可以作为负跃层浅海环境中声场计算的有效补充。     

浅海海底单参数模型分析与研究

介绍了单参数模型,提出以小掠射角下反射损失随掠射角的变化率Fd B作为描述海底性质的单参数,并分析研究了该海底单参数模型的适用性,分析得到,当频率不低于数十赫兹且海底沉积物类型属于高声速海底时,单参数模型可以用来描述海底性质。还研究了海水声速对于海底单参数模型描述水下声场的适用性的影响,结果表明,当海水声速剖面可以近似等效为均匀水层时,可用海底单参数模型对水下声场进行预报应用。     

浅海相干声场的单参数海底模型建构

海底反射性质在浅海声传播中起着决定性的影响。利用海底反射损失对掠射角的斜率可作为单个参数F dB来描述海底这一前提,对平面波入射液态半无限空间的情况进行推导,提出一种基于简单近似表示反射相位角关系的算法。将单参数F dB以及反射相变作为计算模型的边界条件输入参数,对浅海相干声场进行计算,将适用范围推广到复杂声速和水平变化情况。通过对三种类型海底进行仿真,比较基本参数海底模型及单参数海底模型计算所得传播损失曲线,验证了所提包含反射相变关系的单参数模型的有效性。     

基于环境噪声的浅海海底单参数反演

利用环境噪声反演浅海海底声学特性一直是学者们研究的热门课题之一,目前绝大多数的噪声场建模方法依赖于多维海底模型,而多维参数的求解过程加大了反演的复杂度。减少反演参数个数可以有效降低反演的复杂性,提高反演的速度,以此为目的开展了基于单个参数海底模型的噪声场建模研究,并计算得到了基于海底单参数的噪声场空间相干系数表达式。通过与传统模型的对比,验证了该计算模型的有效性。结合实验数据,利用该模型对实验海域进行了海底单参数反演,并结合海底反射临界角确定了实验海域的沉积物类型为粉砂质砂,该结论与文献记载相吻合。     

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     

浅海海底单参数快速反演模型研究

根据大量观测数据中小掠射角下反射损失随掠射角近似线性增长的规律,提出以反射损失随掠射角的变化率FdB为反演单参数。利用海底密度等基本参数拟合出单参数FdB,证实单参数假设合理且能反映海底性质。利用简正波理论推导了单参数对浅海平均声场结构的控制公式,确定各个过渡距离和最佳反演尺度。利用接收声信号距离和信号延时的关系,获得了波形衰减规律,为反演声信号中提取底质信息提供了依据。获得的结果证实了单参数反演是可行的,并为下一步的反演研究提供了支持。     

基于舰船噪声的海底单参数反演

利用舰船噪声进行地声参数反演是近年来的热门研究课题之一。目前大多数利用舰船噪声的反演方法依赖于多参数海底模型,而多维参数的求解加大了反演的复杂度,因此,基于海底单参数模型,提出一种使用舰船噪声作为声源的海底单参数反演方法。基于实验数据进行海底单参数反演,并用反演得到的结果,对实验海域的传播损失进行预报。最后,对海底单参数与频率的关系进行了拟合和研究,验证了反演方法的有效性。     

具有松散沙(泥)质海底时负声速梯度浅海中的平均声强

本文就海底为松散的沙(泥)质沉积物的情况下,考虑到声源在海水中所激发简正波数目的有限性,导出了负声速梯度浅海中简正波的平均声强的表式,明显的提示了水速简正波的平均声强具有深度结构;同时将平均声强与海底沉积物中的基本参数--孔隙率,颗粒大小,颗粒密度,颗粒容积弹性模量,海水的密度和粘滞系数,等--联系起来.理论的结果得到实验数据的支持.     

柱坐标系下浅海传播声场时域有限差分预报方法

直角坐标系下的时域有限差分方法在水声传播仿真时由于计算量太大而较少应用。文章利用时域有限差分方法推导了柱坐标系下的声波方程的近似表达式,结合复频移完全匹配层建立浅海声传播模型,在减少计算量的同时准确预报了传播信号声压的时域波形、传播声场的时空演变过程以及频域传播损失曲线。在柱坐标系下使用时域有限差分方法仿真Pekeris传播环境声场并与简正波和波数积分模型进行对比,分析了时域有限差分水声传播模型的适用范围。结果表明,时域有限差分方法仿真浅海中近程传播声场精度较高。模型的稳定性与时间和空间网格大小有关,声源频率越高,空间和时间网格划分越小,计算量越大。数值离散带来的频散误差累积会导致远场传播声场计算不准确,因此时域有限差分水声传播模型更适用于低频中近程声场计算。     

空气声源激发的浅海声场的理论研究

研究了将空气中声速分布建模为Epstein分布,水层和海底均为均匀分布的三层介质模型的条件下,空气中点源激发的水下声场。既推导得到了声压场的形式解,通过数值分析,表明空气中点源激发浅水波导,在水层中形成的波导简正波具有实数本征值,可以远距离传播,称其为\"水波\"。空气层中的Epstein波导简正波在水层中为非均匀波,传播速度取决于空气中声速,称其为\"水面波\",并指出空气中声源运动产生的水面波多普勒频移大于水波多普勒频移。     

海底沉积物声学测量中频谱分析方法应用研究

海底沉积物声学测量数据中包含着的频谱特征和信息,是区分和判别沉积物类型的重要依据。应用频谱分析方法,研究海底沉积物声学测量的频谱特征,分析声波探测仪器的性能,判断沉积物测量异常数据,研究温度变化下频漂现象,探寻到沉积物内在特征的一些规律性现象。并通过对两类沉积物的频谱分析结果比较,进一步论证区分沉积物的可行性。实测结果表明,频谱分析能够为声波探测仪器的性能测试及海底沉积物声学物理性质研究提供技术手段和分析方法。     

风电场噪声预测模型

采用Hubbard风电噪声预测模型对风电机组噪声进行预测计算。根据国内运营的风电机组噪声的实测数据,对Hubbard模型进行Ka系数的频谱修正、一倍塔距内近场声级修正以及风向修正。将修正后的Hubbard预测模型的风电场噪声分布预测结果与三个风电场的实测结果进行比较,分析结果表明,修正后的Hubbard模型具有更好的预测准确性,能更好反映风电场近、远场噪声分布情况。     

无限元边界条件下的浅海海底地震波场建模

针对模拟无限大的海底地震波传播问题,应用无限元理论,提出了一种基于无限元边界条件的地震波建模方法,仿真了海底应力场,与高阶交错网格有限差分法仿真结果比对,验证建模方法的正确性.进一步分析无限元边界对海底地震波的吸收效果,结果表明无限元边界对纵波、横波的吸收效果好,可应用于海底地震波场建模中.     

基于振速测量单全息面直接声场分离方法

为了更精确分离质点振速,以波叠加法作为声场分离算法基础,提出单全息面测量振速直接声场分离方法。建立单面振速测量声场分离模型,并推导理论计算方法,通过数值仿真,分析算法的计算精度,证明该方法可以有效分离声场。然后对比所提分离方法和单面声压测量声场分离方法分离简单源和脉动声源的误差,结果表明:单面振速测量的直接声场分离方法可以有效分离目标声源,而且可以获得更高的振速分离精度。     

利用匹配场方法反演海底单参数

用海底反射损失对掠射角的斜率作为单个参数描述海底可以简化地声反演过程,快速获得海底的地声性质。基于单参数模型及其相干声场的反射相位近似关系,利用匹配场处理技术反演海底性质。通过Hamilton地声模型中的密度声速关系,同时获得海底的密度和声速值。对2001年中美东海联合实验(ASIAEX 2001)实验数据进行了反演,获得海底地声参数。最后利用反演结果进行传播损失预报及海底沉积物辨别,其效果证实了基于单参数海底模型反演方法的有效性及实用性。     

公路噪声源强预测模型研究进展

随着公路建设和城镇化的不断发展,车辆行驶过程中产生的环境噪声对沿线居民、学校的影响也日益明显。针对目前我国的标准规范中未明确给出公路噪声源强预测模型的问题,对国外公路环境噪声源强模型进行系统的分析和总结,并对我国公路噪声源强预测模型的研究提出建议。