水平直流电偶极子的标量电位深度变化规律研究

根据用镜像法推导的在空气-海水-海床三层模型下,位于海水中的水平直流电偶极子在海水中标量电位分布的解析表达式,分析了水平电偶极子在不同深度下的标量电位分布情况,并在实验室条件下模拟海洋环境和电偶极子,实际测量了不同深度下直流电偶极子的标量电位分布。实验结果表明电偶极子的标量电位在海水中的分布与理论分析相吻合,可以作为水...     

海洋环境电导率对舰船水下电场特性的影响

利用直流电偶极子阵列模型和时谐电偶极子分别计算了舰船稳恒电场和轴频电场随海洋环境电导率的变化情况。结果表明,舰船电场随着海水电导率增大而减小,低电导率海水的电场幅度要明显高于高电导率海水。高阻海床对电流具有排斥作用,导致深海环境下舰船电场水平分量要小于浅海环境下电场水平分量,垂直分量则大于浅海环境下垂直分量,并且水平分量幅度随着海床电导率的增大而减小,垂直分量幅度随海床电导率的增大而增大。因此,对实测数据进行处理时,必须考虑海洋环境电导率参数,采用空气—海水—海床3层模型研究舰船电场分布。     

海水分层对水平电偶极子产生电场的影响分析

根据实测海水电导率数据将海水分层,浅海环境模型可等效为空气-3层海水-海床模型。本文基于水平电偶极子电场数学模型,对水平电偶极子在海水分层情况下电场进行仿真计算,并与均匀海水模型中电场进行对比分析。从结果可知,海水分层时电场幅值大于海水均匀时电场幅值,曲线形态一致,电场x分量最大值位置未变,电场z分量最大值位置稍微外移;随着偶极子源深度越深,海水分层对电场幅值影响越大,在海水深度51.2 m,源深度40 m情况下,海水均匀和分层2种模型下电场x分量计算偏差达到13.0%。     

分层海水环境中水下电场衰减规律和分布特性研究

根据海上实测海水电导率参数,建立空气—分层海水—海床5层海洋环境模型。基于传统的水平电偶极子空气-海水-海床3层介质模型中水下电场衰减规律和分布特性,通过对海水进一步分层的多层介质模型构建数学模型,进行理论推导和仿真计算,给出场源强度为1A·m,深度为4 m,频率为1 Hz时电场在不同水深处的空间分布及正下方Y=0测线上的水下电场分布。结果表明,随着水深的增加,电场X分量与电场Z分量之比是增加的;在海水-海床界面上,测线上电场Z分量最大值约为电场X分量最大值的1/4,电场Y分量最大值相对Y=0处有一定的偏移。从衰减曲线可以看出,在60～500 m范围内电场X分量和电场Z分量沿径向随距离呈3次方衰减。     

海水中偶极子电场的实验研究

利用镜像法,在三层模型下,推导了海水中任意方向电偶极子在海水中产生水下电场的表达式,并对其进行了理论仿真和实验验证,实验结果表明,推导方法和表达式正确。     

舰船交变电偶极子模型产生的交变磁场计算

在静态磁偶极子模型发展之后,交变磁偶极子和交变电偶极子模型也得到了发展。本文以舰艇典型磁场源包括腐蚀电流、防腐电流以及电流泄漏为基础,分析交变水平和垂直电偶极子模型在三层浅海模型中交变磁场传播规律。从结果可知,对于海水深度一定,磁场随着测线深度的增加而减小;对于一定深度的场点且测点不变,海水深度越浅,海床的影响越大。当海水深度大于源与场点深度的3倍以上时,海水深度对偶极子产生的磁场基本没有影响,离源点较远时磁场分布差别不大,而且磁场幅值随着频率的增加而减小。     

基于两个特殊电场平面的目标定位技术

针对水下目标物理特性被人为削弱或消除所造成的目标定位困难的问题,根据求解的混合电偶极子在海水中的电场分布的解析表达式,从理论上证明混合电偶极子的电场分布中两个具有重要实际意义的电场平面的客观存在,即电场垂直分量的过零面以及电场水平分量的极值面;并采用电磁场有限元分析软件Ansoft进行仿真,仿真结果与理论推导结果吻合,表明两个特殊平面的理论推导是正确的,可为利用这两个特殊电场实现目标定位奠定基础。     

浅海中时谐水平电偶极子定位研究

浅海中时谐水平电偶极子定位技术是利用舰船轴频电场信号对舰船进行定位的理论基础.文章提出了一种基于遗传算法的时谐水平电偶极子的位置寻优方法.只需在海水中布置一个电场传感器,测得相应位置的X、Y、Z方向电场强度模值.在合适的坐标系下,结合浅海中时谐水平电偶极子的电场传播公式和遗传优化算法建立位置计算模型,就能精确地确定该偶极子在海水中的位置.给出了仿真计算,结果表明该定位方法具有较高的定位精度和可行性.     

浅海条件下垂直时谐电偶极子在空气中的磁场

为分析船舶轴频磁场在空气中的传播特性,把船舶的轴频电流等效为垂直时谐电偶极子,对3层介质中垂直时谐电偶极子在空气层产生的磁场进行求解。借助麦克斯韦方程组和电磁场边界条件建立了垂直时谐电偶极子在空气中矢量磁位的模型,由矢量磁位推导了磁场三分量的表达式,并利用快速汉克尔变换对包含贝塞尔函数积分的磁场进行数值计算。最后,通过碳棒电极在海水水池中的实验,验证了本文的实用性和有效性。     

基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型仿真

舰船轴频电场的频率为1~7 Hz之间,频谱具有明显的线谱特性,是舰船重要的特征信号。目前主要通过时谐电偶极子模型计算舰船的轴频电场分布。本文针对时谐电偶极子模型信号源失真的问题,利用有限元方法具有适应复杂结构、精度高的优点,以舰船的防腐蚀电流为依据,建立基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型,并对模拟源模型的计算结果进行分析。结果表明:模拟源模型能计算出时谐电偶极子模型忽略掉的垂直于舰船的电场分量,提高了舰船轴频电场计算的精度;同时模拟源模型能够更准确的计算出舰船的近区轴频电场,特别是为水下兵器的电引信设计提供理论指导。     

用磁偶极子阵列模型计算运动舰船感应电场

提出一种基于磁偶极子阵列模型的运动舰船感应电场的计算方法，根据一次船模实验，分析了运动舰船产生的感应电场大小及空间分布特性。实验结果表明，该感应电场大小和航速成正比，电场分布具有很强的区域性且该电场是完全可测的。     

舰船轴频电场衰减规律的实验验证

舰船电场的轴频信号分布在1～7 Hz,且存在明显的谐波成分,因此其在浅海环境中能传播较远距离,从而成为舰船的特征信号之一。本文基于时谐电偶极子模型,在海上测试了电场信号源的衰减规律。通过对试验数据的分析可知,水深为16 m时,1.06 Hz,1.94 Hz以及3.22 Hz交变电场纵向分量在海底平面沿纵向随距离分别呈1.91次方、1.91次方和1.88次方衰减,很好地验证了理论数值计算的正确性。     

电子机柜电磁辐射源的简化建模

根据电基本振子辐射原理,结合电磁兼容标准检测数据,运用FEKO软件建立了三维对称振子模型代替电子机柜的电磁辐射源,通过计算并与理论情况比较验证了该模型的合理性。可以利用该模型预测舱室内部场强分布,能为各种重要舱室内设备的EMC优化布置设计提供指导。     

基于物理缩比模型试验的舰船静电场特性分析

基于水下电场试验系统,测量和分析了模拟海水环境中舰船物理缩比模型的腐蚀相关静电场,考察了舰船静电场的分布特性,并对不同辅助阳极位置及输出电流强度情形静电场特征进行对比分析,为基于电场特征控制的舰船隐身设计提供理论参考.     

舰船水下电场测量

在舰船电场隐身技术上,北约国家海军大量采用了减少舰船电场的措施,并写进了舰船建造规范。将经典电磁理论的核心内容应用到具有导电性的海水中,以舰船水下电场的特点作为切入点,从电场测量、磁性定位、倾角校正三个方面分析,阐述舰船水下电场测量的原理,并提出舰船水下电场测量系统的基本构想。     

深海中四桨运动舰船产生的轴频电磁场研究

舰船轴频电磁（EM）场可应用于新型鱼水雷武器引信,运动舰船轴频电磁场建模可通过运动的垂直时谐偶极子实现。本文根据单个运动垂直时谐电偶在海水中固定场点产生的电磁场公式,然后采用基于汉克尔变换的快速FFT算法得到t时刻在固定场点产生的电磁场,最后通过推广得到四个运动垂直时谐电偶极子在固定场点产生的电磁场公式。通过推导的公式对四桨运动舰船的轴频电磁场实现了仿真。     

奇异值分解算法在舰船腐蚀相关电场建模中的应用

基于线性反演理论,讨论了舰船腐蚀相关电场电偶极子模型的稳定性问题,在此基础上将奇异值分解算法应用于建模,通过摒弃模型矩阵方程核矩阵的小奇异值,来改善核矩阵的病态程度,提高数据方程反演的稳定性。数值试验表明,当反演数据存在一定误差时,奇异值分解算法相对于最小二乘算法可以明显降低数据误差引起的模型参数扰动,有效地提高模型的稳定性。实船实测数据建模结果进一步验证了奇异值分解算法提高模型稳定性的有效性。     

浅海中稳恒环形电流源电场数值仿真

将海水看作线形、均匀、各向同性的半无限大导体空间,建立点电极模型,然后利用矢量叠加方法可以推导出极低频时环形电流源产生的电场强度的解析分析式,运用文中推导的电场强度的解析分析式,可以计算海水中任意场点的电场值。