基于抛物方程的弹性海底声场计算方法研究

论文摘要

为了研究浅海环境中弹性海底对声传播的影响,本文基于抛物方程近似,利用坐标映射方法,建立了与距离相关的具有弹性海底的海洋环境中低频/甚低频声传播模型,并给出了能够处理剪切波波速很小的变步长抛物方程方法。通过选取多组海洋环境参数进行仿真分析验证了坐标映射抛物方程方法可以进行具有弹性海底的低频/甚低频中远程声场计算,且具有较高的精度；坐标映射抛物方程方法在计算不规则变化弹性海底环境的声场比旋转抛物方程方法更为准确。当剪切波波速很小时,变步长抛物方程理论克服了利用等步长抛物方程,步长小计算效率低以及计算不稳定的缺点；具有弹性海底的低频声传播实验实际测量得到的声传播损失曲线与理论结果吻合的很好,验证了坐标映射抛物方程方法的正确性；当水平方位角相差很小时,测量得到的声传播损失基本相同,三维效应不明显。当水平方位角相差很大时,测量得到的声传播损失曲线在对应距离上存在相似性,三维效应很明显；通过实验过程中对多途结构的分析研究,证明了低频声传播实验测量的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概况
• 1.2 论文主要研究内容
• 第2章 具有弹性海底的低频声传播建模研究
• 2.1 具有弹性海底的抛物方程递推格式推导
• 2.1.1 流体抛物方程递推格式
• 2.1.2 弹性抛物方程递推格式
• 2.2 声源位于流体中的自初始场推导
• 2.3 边界条件
• 2.4 倾斜弹性海底边界的处理
• 2.5 变步长抛物方程理论推导
• 2.6 本章小结
• 第3章 低频声波场的数值计算
• 3.1 模型验证
• 3.1.1 水平弹性海底环境下的声场数值计算
• 3.1.2 倾斜弹性海底环境下的声场数值计算
• 3.2 低频声传播声场空间分布仿真计算
• 3.2.1 水平弹性海底环境中声场空间分布仿真计算
• 3.2.2 倾斜弹性海底环境中声场空间分布仿真计算
• 3.2.3 连续起伏变化的弹性海底环境中声场空间分布仿真计算
• 3.3 变步长抛物方程数值计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 具有弹性海底的低频声传播实验
• 4.1 具有弹性海底的低频声传播实验概况
• 4.1.1 实验简介
• 4.1.2 实验过程及仪器布放
• 4.2 具有弹性海底的低频声传播实验数据处理
• 4.2.1 弹性海底环境下的声传播损失测量实验
• 4.2.2 三维弹性海底环境下的声传播损失测量实验
• 4.2.3 弹性海底环境下多途结构的测量实验
• 4.3 遇到的问题及展望
• 4.4 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
• 附录B