浅海远程海底混响的空间相关特性分析

浅海环境中,海底地形复杂且散射强度大,加之波导效应明显,因此有效地掌握浅海低频海底混响的空间分布特性对工作在浅海的主动远程探测系统极为重要.以耦合简正波理论为出发点,把海底混响视为界面不规则起伏对入射声场的耦合作用所致.依据浅海混响的耦合简正波模型,分别计算了远程海底混响的垂向、水平纵向、水平横向相关性随收发位置、时间和频率的变化关系.利用实验数据验证了该理论得到的垂向相关的计算结果,并通过理论仿真比较了垂向、水平纵向、水平横向的相关特性.研究结果表明,对于低频远程海底混响水平横向相关大于水平纵向相关,垂向的相关特性最差.     

浅海低频全波动混响水平纵相关模型

为研究浅海低频混响的水平相关特性,本文在浅海全波动混响理论的基础上,借鉴角度谱理论的混响垂直相关建模思想,结合海底反射系数的三参数模型,将混响平均强度的简正模态叠加的形式解转化为角度积分的解析解.利用海底反射系数的幅值参数和相移参数建立了浅海全波动混响水平纵相关模型.数值仿真表明:在混响噪声比足够高的条件下,混响水平纵...     

深海海底山引起的混响杂波联合预报方法

针对深海复杂海域的主动探测混响杂波干扰的联合工程预报问题,本文基于三维射线-简正波理论建立了深海海底山引起的混响杂波联合预报方法,将海底山当作一类具有强散射特征的体积散射源,提出了对海底山的体积散射函数在水平和垂直维度上进行网格划分的数值积分方法。研究了不同水平方位,不同地形条件下的海底混响和海底山杂波强度特征。实现了小起伏水平海底和海底山地形的深海海底混响和海底山杂波的统一预报。研究结果表明：海底山的体积散射源经过水平和垂直维度的划分后,可以和水平海底的小尺度散射过程形成有效耦合,而海底山杂波的时间尺度和包络强度分别受海底山的水平宽度和垂直高度影响。通过海上实验数据比对,验证了本文所提预报方法的准确性。     

非完全深海声道环境下混响强度建模与分析

为研究非完全深海声道环境下海面和海底近距离大掠射角散射以及远距离小掠射角散射对混响的贡献,本文采用小斜率近似考虑全掠射角范围粗糙界面散射作用,结合射线理论声场算法,建立了海面和海底混响强度模型.利用南海实测混响数据对模型进行了验证,通过数值计算比较了海面和海底混响强度衰减特性差异,揭示了不同时间段的混响信号多途属性.结...     

基于地声模型的浅海混响地声反演研究

利用浅海混响数据反演海底参数和海底散射常数.混响形成过程中声波多次与海底发生相互作用,因此海底参数之间以及它们与海底散射常数之间的耦合非常严重,未知参数之间的耦合使得常规地声反演方法很难获得海底参数.文中首先利用相对混响强度消除了混响数据中的海底散射常数项,然后利用Hamilton地声模型,分别将海底声速、密度和衰减系数表示成孔隙率的函数,采用自适应下山模拟退火混合反演算法,对单个未知数(孔隙率)进行反演,最后再分别获得海底参数和海底反向散射常数.理论分析和数值模拟表明,该方法可以快速准确获得海底参数,同时具有很好的抗噪声干扰能力.     

具有沙(泥)质海底的负声速梯度浅海中简正波的衰减系数

过去设海底是一种连续的液态介质,由简正波声场的本征值（极点）方程解出其中的衰减系数,该衰减系数是由海底上的平面声波的反射系数和水文条件来表出．这样的结果是唯象结果,看不出海底沉积物的基本参数对它的影响．现在设海底是一种松散的颗粒介质（沙（泥）质沉积物）,由声场的本征值引入本征声线的概念,用射线声学的方法导出了简正波的衰减系数,借助于松散颗粒介质上的平面声波反射系数的表式使该衰减系数与海底沉积物的基本参数联系起来,克服了过去唯象结果的不足,但与过去的唯象结果互相沟通、互相补充和互相佐证．     

基于模态陷获能量比的水面水下目标分辨技术

水面水下目标分辨是水声领域中迫切需要解决的难点问题.本文利用浅海负跃层水文条件下水面水下目标声场主导模态差异性,通过波束形成空域滤波器设计方法分别估计接收信号中反转模态能量和传播模态能量,根据能量比估计结果实现水面水下目标分辨.仿真结果表明:当水平接收阵位于跃层内或跃层下时,该方法可以对非正横方位目标进行准确分辨,并且...     

Effects of water wave motion on pollutant transport in shallow coastal water

Based on the study of the wave propagation, breaking, longshore current and the effect of wave on current structure in the near shore area with a mild bottom slope, the wave is considered to be an important dynamic factor for pollutant transportation in the coastal water. Numerical simulation shows that the pollutant will transfer along shore when the incident wave is at an angle to the shoreline. This phenomenon is very significant if the outfall is located in the surfzone. Therefore, in the design of sea outfall, to improve near shore environment, the water wave should be considered as an important hydrodynamic factor.     

具有沙(泥)质海底时均匀浅海中的平均声强

过去常用连续介质模型来描述海底,来建立海水中声场的唯象理论,使声强公式不能用海底沉积物的基本参数来表示出．现在把海底沉积物视为一种松散的颗粒介质,松散的沙(泥)质沉积物,用“单参数模型”来描述,考虑到声源在海水层中所激发简正波数目的有限性,将简正波按能量相加,并对发射深度与接收深度在容区内进行平均,得出非均匀浅海中平均声强的表式．由此用演绎法得出了均匀浅海中的平均声强．该声强能用海底沉积物中的基本参数来表出．声强的表式显示出均匀浅海中的声强不具深度结构,却具水平结构,能完满地解释惠斯顿猜想．     

列车移动荷载在地基中引起的主应力轴旋转

利用移动荷载作用下地基的应力解答,计算列车移动荷载在弹性半空间地基内产生的动应力.根据计算土单元与列车的相对位置,将动应力曲线分为3个阶段,分别对这3个阶段的土单元应力路径和主应力轴旋转进行分析.在每一个循环中,土单元应力路径变化规律和主应力轴旋转规律与单个轮轴荷载引起的主应力轴旋转相似,但轮轴荷载的相互叠加使得应力路径变化和主应力轴旋转都更加复杂.单个轮轴荷载引起的主应力轴旋转一直为顺时针方向,而在一个循环中由列车引起的主应力轴旋转则会发生摆动,尤其是大主应力旋转到z轴附近时.     

高功率毫米波过模圆波导模式变换研究

在模式耦合理论的基础上,对过模圆波导模式变换进行了系统研究,得到了最优几何参量．采用不同的相位重匹配方法和选择相应的结构,对TM₀₁-TE₁₁,TE₀₁-TM₁₁,TE_0n-TE₀₁,TE₀₁-TE₁₁模式变换器进行了优化分析,以此结果可设计出相应的紧凑、高效、宽带毫米波过模圆波导模式转换器．     

Magnetospheric chorus wave instability induced by relativistic Kappa-type distributions

We study the field-aligned propagating magnetospheric chorus wave instability using a fully relativistic wave growth formula,the previously developed relativistic Kappa-type(KT) distribution and the regular Kappa distribution of energetic electrons.We demonstrate that the peak growth rate using the nonrelativistic Kappa simulation is higher than that using either the relativistic KT or the Kappa simulation at/above 100 keV, because the significant relativistic effect yields a reduction in the relativistic anisotropy. The relativistic anisotropy Arel basically decreases as the thermal parameter θ2 increases, allowing the peak growth by relativistic KT or Kappa distribution to stay at the lower frequency region. The growth rates tend to increase with the loss-cone parameter l because the overall anisotropy increases. Moreover, at high energy ~1.0 MeV, both the growth rate and the upper cutoff frequency become smaller as l increases for the relativistic KT calculation because the significant relativistic effect reduces both the resonant anisotropy and the number of the hot electrons, which is in contrast to the relativistic and nonrelativistic Kappa distribution calculations because the less relativistic or non-relativistic effect enhances the resonant anisotropy as l increases. The above results can be applied to the whistler-mode wave instability in the outer radiation belts of the Earth, the Jovian inner magnetosphere and other astrophysical plasmas where relativistic electrons often exist.     

仿海豹胡须阵列检测水中运动目标尾流特征

为检测水中运动目标的尾流特征,获取运动目标运动轨迹方向、几何尺寸等参数信息,通过模仿海豹使用胡须探测猎物的机理,提出了一种仿海豹胡须的尾流探测方法。首先,用3D打印技术制作了与海豹胡须形态相似的胡须模型,并结合压阻元件等材料制作了可感知水中运动目标尾流的传感器阵列。其次,设计尾流检测实验方案,并对0.5、1.0、1.5 m/s的均匀来流及具有微小波动的非均匀流场情况进行仿真分析,获取不同流场情况下的尾流速度场分布,分析S₁₁的升力系数及频谱分布,并与理论计算得到的尾流漩涡脱落频率进行对比,验证实验方案的有效性。最后,在实验室条件下,采用该传感器阵列实现了对被测目标尾流特征的测量,并分析了仿海豹胡须夹角对尾流检测的影响。结果表明：在不同来流情况下,胡须模型升力系数波动较明显,经快速傅里叶变换获得的主频与尾流漩涡脱落频率理论值一致性较好;在尾流区内传感器探测尾流信号的平均电压值是非尾流区的3倍以上,由此可准确识别出尾流区和非尾流区。在此基础上,对平均电压值衰减的梯度方向进行分析,实现了对被测目标运动轨迹方向的估算。该传感器阵列测得尾流信号的最大响应频率接近数值仿真的主...     

Pekeris波导中侧面波矢量场

侧面波作为近距离声场的重要成分,因其现有近似公式误差过大而给近距离声场分析和预报引入较大误差.针对Pekeris波导,在推得矢量场积分公式基础上,经严格的围道积分分析,推得侧面波矢量场积分公式,并对其设计了快速数值积分算法.该算法将侧面波原来的计算精度提高了1～2个数量级.数值分析表明,侧面波声压场与矢量场具有相近的衰减规律:相对于海深的近距离内,衰减率接近球面波;中等距离衰减率近3倍于球面波;远距离衰减率2倍于球面波.在几倍于海深的距离内,侧面波占总声场的主要成分.海试结果与声场理论预报接近,初步验证了该算法的正确性.