消声瓦声参数匹配与水下目标的回波消声效果

覆盖消声瓦是水下目标隐身的一个主要方法，对敷瓦消声效果的预报是敷瓦工程的一个重要环节。预报的关键是对消声瓦吸声效果的数值分析和目标回波强度的计算方法。本文分析了消声瓦的吸声机理，据此，采用传递矩阵法和参数匹配方法求得敷瓦多层结构在任意方向的反射系数，再通过物理声学方法计算目标回波强度，给出预报值，并同实验结果进行了比较。  

准确测量水下目标的目标强度

以测量球和短柱的目标强度为例 ,本文根据主动声纳方程数值模拟研究在测量水下目标的目标强度实验中应当满足的平面波入射、稳态和散射远场条件。讨论了满足基本远场条件存在的测试误差和平面波条件 ;除了单“亮点”回波外 ,根据回波形成机理 ,提出多“亮点”回波情况下建立稳态散射入射波脉冲的宽度必须大于窄脉冲回波的扩展宽度。  

Franz型蠕波

本文实验研究固体弹性铝柱、铜柱、充气铝柱壳和紫铜柱壳、有机玻璃柱上的Ｆｒａｎｚ型蠕波圆周波的特性。实验测量其传播速度和衰减，■同理想刚性柱上蠕波的传播速度和衰减的理论值进行比较。实验表明：目标的材料特性对蠕波的传播速度影响不大，而对衰减的影响相对较大，目标的弹性使蠕波的速度和衰减变小；而目标的内部结构对蠕波的速度和衰减的影响都不明显。  

多角柱的声散射

本文采用单一矩有限元方法（ Ｕｎｉｍｏｍｅｎｔ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）研究具有棱角的多面体刚性柱的声散射。与变量分离法相类似，单一矩方法是把变量表示成一组基函数的迭加，并通过微分方程求解，而有限元方法求解微分方程的边值问题是相当有效的。文中首先用单一矩有限元方法计算了刚性长柱在平面波入射时的散射形态函数以证明该方法的有效性，还对三角柱、方柱、六角形柱和八角形柱等不同截面的等边多边形柱在平面波入射时的散射形态函数进行了理论计算，给出了ＫＲ０＝１， ３，５时形态函数的指向性图和ＫＲ０＝０．１～５．５范围内反向散射的形态函数曲线。  

水中弹性体的特征频率与声特性

对弹性壳体的特征频率与声散射、声辐射的谐振特性进行了对比研究。应用最小势能原理建立弹性体的有限元方程，并结合边界积分方程得到水中弹性体特征方程，采用Lanczos方法直接求解特征频率并进行固有振动模态分析。通过几种弹性壳体的特征频率与声特性的对比，验证了激励源频率在特征频率处会产生较强的谐振散射和谐振辐射，谐振对声特性影响的大小则与激励方式有关。具有附加结构的复杂线形长壳体的固有振动模态表明，低阶振动模态主要是主体部分径向和轴向振动，而附加结构对振动影响较小，但会使前几阶的特征频率偏移；高阶固有振动模态的主体和附加部分都产生形变，但主体的轴向振动是主要特征。  

平顶有肋柱壳低频散射特性研究

应用边界元(BEM)和有限元(FEM)耦合方法对平顶有肋柱壳在声波轴向入射时的低频反向散射特性和振动位移状态进行了计算,对结果作了分析。并且实验测量了与计算相同的三个目标的低频反向散射特性,同计算结果相比较,结果基本一致,理论和实验结果均证明了肋骨存在对回波强度的影响,改变了原有振动系统的振动分布,使得散射谐振发生变化。  

波导中目标的声散射

1引言 在水平分层浅海波导内,目标的入射和散射特性都比在自由场中复杂,不仅边界面之间存在卢传播的多次反射,而且目标和界面之间也存在多次反射,所以浅海中目标散射场必然具有较强的相干起伏特征.从八十年代末期各国开始重视研究这个问题,如Ingenito1采用的本征函数展开法研究了在水平分层介质上均匀流体中刚性球的散射;Athanassoulis2等人研究了浅海中柱岛的散射.而大多数目标在波导中的散射问题没有准确解,通常采用数值方法求解.赵洪3采用边界积分及单一矩方法研究过浅海短柱的散射.  

目标位于界面附近的声反射

1引言 在处理实际的水声问题时,目标常常会处在一定的海洋信道环境中,因此界面对目标的回波会有影响.在高频情况下,根据射线声学理论,可以把界面的影响等效为一虚源所产生的声场,本文从高频Kirchhoff公式出发导出有界面存在的修正Kirchhoff公式.利用此公式,可以计算任意界面下任意目标的散射声场.  

水中含空气腔消声层的声特性

根据周期物理场Bloch理论,应用有限元方法研究水中含空气腔结构消声层的声特性,给出质点振动模态,分析消声机理;空气腔对低频声特性产生重大影响,除了弹性波散射产生的能量耗损外,主要作用是谐振吸收.文中以圆锥腔、复合腔为例,说明结构消声层的声特性.  

多吸声层的声特性和参数匹配

1引言 结构吸声层在水下工程中有着极其广泛的应用.国外研究表明[1],多层结构吸声层可以实现多功能,不仅消声效果好,还具有减振功能.分层结构[2]使吸声层中阻抗逐渐变化,损耗系数逐渐增加,既可增加结构的吸声能力,又可达到与介质的阻抗匹配减小反射系数,不需增加吸声层的厚度,即可增强吸声效果.