单排与双排气幕防波堤消波性能数值模拟

将气液两相流看成是变密度单流体,以连续方程、雷诺平均方程和磊叩模型为控制方程,采用VOF方法追踪两相流界面,通过UDF在连续方程中添加附加质量源项的方法,建立了气幕防波堤数学模型。通过数值计算得到的波浪透射系数同试验数据吻合较好。在此基础上讨论了不同原型入射波浪要素、不同气幕间距以及不同供气量等对单排与双排气幕防波堤消波性能的影响,进而通过分析得出相应的结论,为气幕防波堤的设计提供有意义的依据。     

不同声源深度产生海底地震波仿真分析

在浅海环境中,舰船产生的低频水声信号会在海水和海底介质界面处以舰船地震波的形式进行传播[1],此时海底具有低通滤波的特性.通过理论分析和使用COMSOL Multiphysics软件的声-固耦合模块建立仿真模型,验证其滤波特性的存在,并讨论不同声源深度对海底地震波传播的影响.     

空气中噪声源激发水下声场的国外研究进程

对空气中噪声源激发水下声场的研究是在军事需求与民用需求推动下开展起来的.本文主要针对国外在该领域的研究进程进行讨论,其主要思路是以理论建模为基础,利用射线声学理论、简正波理论及波数积分等波动声学方法来建立空气中噪声源激发的水下声场模型,得到其水下声传播规律,包括指向性、传播损失及空间分布特性的理论结果.同时以实验室研究为指导,通过海上试验获取空气中噪声源激发的水下声场特性.最终形成海军武器装备.     

不同海域海洋环境水下地震波观测与分析

海洋环境水下地震波是水中目标探测、海底地壳活动及勘探等领域的重要研究方向.本文利用地震波传感器对我国部分海域环境地震波进行观测,并用爆炸声源对已知信号进行海上测试.经分析可得:根据不同震源可将环境地震波从频率上分为长周期波、远震、近震、航线等,航线地震波与其他噪声相比在5 Hz以上有明显宽频信号;同一海域,远震、近震和航线等环境地震波受水深影响较大;深海环境地震波噪声较低,且深海比浅海舰船地震波探测距离增加1倍以上;单传感器接收时地震波传感器接收信号信噪比高于水听器;爆炸声源地震波水平分量信噪比大于垂直分量,极化特征明显.     

浅海典型声速近程海底混响数值仿真

浅海混响以海底混响为主.本文选取对浅海近程海底混响贡献较大的声线采用射线声学理论,数值计算浅海3种典型声速分布下的海底混响时域信号和混响强度,分析声速分布、脉冲宽度及负跃层声速条件下声源深度对海底混响衰减的影响.计算结果表明:浅海近程混响强度随着时间振荡衰减,不同声速、不同声源深度下混响强度具有相似的衰减特性,但振荡衰减的"波峰"和"波谷"会随着声速分布、声源深度变化而变化.     

开孔泡沫铝水下吸声性能实验

对水饱和与空气饱和开孔泡沫铝进行水下吸声性能实验研究,比较了厚度和3种不同背衬(空气背衬、水背衬和钢背衬)对其吸声性能的影响。实验发现,在500～4 000 Hz范围内,空气饱和开孔泡沫铝水下吸声性能相对较好,水饱和开孔泡沫铝的水下吸声性能很弱。厚度和背衬对空气饱和开孔泡沫铝的吸声性能影响明显,对水饱和开孔泡沫铝的吸声性能影响很小。水饱和开孔泡沫铝不宜用作水下低频吸声材料,而将空气饱和开孔泡沫铝用作水下吸声材料时,应采取有效的防护措施,避免水渗入内部。否则,开孔泡沫铝吸声性能将严重降低。     

深海水声探测特性研究

为改善水声探测系统的信号检测性能,研究了在深海环境下水声探测的特性.在对浅海和深海声传播特性进行比较的基础上,分析了深海声传播的优越性.通过对不同海洋深度声源的声传播特性仿真分析,证明了深海环境有利于实现远距离声传播.在一定信号接收带宽的情况下,计算了位于深海区域的水声探测系统对安静型潜艇的最大被动水声探测距离,进一步证明了深海环境有利于实现远程水声探测.研究结果为在深海环境下探测安静型潜艇提供了理论依据.     

深海矢量噪声场声传播特性研究

矢量声压振速联合处理是建立在信号的声压和质点振速相位基础上,海洋环境边界对声传播的影响将改变矢量声场声压和质点振速的幅度和相位特性。文章根据南海环境条件和水下目标辐射噪声测量采用矢量简正波理论估算海面非相干偶极子噪声源和水下点声源矢量场的幅度和相位随深度的变化,并对矢量水听器测量系统获取的南海典型深度上的背景噪声数据进行了分析。结果表明:深海背景噪声声压谱级在500 Hz以下基本上不随深度变化,在500 Hz-3 kHz频段浅深度背景噪声声压谱级略高于较深深度的背景噪声声压谱级;背景噪声的垂直质点振速谱级要小于声压和水平质点振速谱级。     

浅水域结构流固耦合振动的固有频率计算

本文首先建立了浅水域声学边界元方程和相应的FEM/BEM耦合振动方程,探讨了水深对结构振动固有频率和振型的影响,流体可压缩性对结构振动固有频率的影响.研究结果表明:水深变化对结构固有频率有影响,随着水深减小,结构固有频率降低,特别是当水深与结构浸深接近时,水深变化对固有频率影响极大,且振型顺序也可能发生变化;而流体的可压缩性对于浅水域结构固有频率影响不大.     

深海会聚区目标强度特性分析

深海中当声源位于海表面附近时,在远离声源处会形成高声强焦散的会聚区。在现代水声技术应用中,可以利用水下声道中的会聚区来实现深海目标的远程探测。本文对会聚区的形成条件和会聚区目标相对声强的特性进行分析,结果表明：只有当声速极小值存在并且声线出射角满足一定条件时才会形成会聚区效应;会聚区中相对声强水平分布具有双峰结构;当接收深度与目标深度相同时相对声强会出现峰值,这为深海目标的深度判定提供了一种方法。     

The influence of water depth on the hydroelastic response of a very large floating platform

The hydroelastic response of a two-dimensional very large floating platform to plane incident wave is investigated for three different cases: infinite, finite and shallow water depth. An integro-differential equation is presented to describe the deflection of the platform due to incident waves. Reflection and transmission coefficients are obtained as well. We consider the case of a strip and a half-plane. Numerical results are obtained for various values of the parameters. The results for the strip and for the semi-infinite platform are compared for different values of depth.     

地震映像技术在泉州造船厂海上勘察中的应用

介绍水域高密度地震映像勘察方法,论述该方法中震源技术、GPS定位及测量技术、数据采集技术和资料处理技术,不同于常规浅层地震反射波法的特点。通过对泉州造船厂的海上地震勘察,并结合地质钻孔资料对映像时间剖面进行综合处理和解释,查明该区水下地形的起伏及变化情况,覆盖层的分层、深度以及基岩面的埋深、起伏与构造情况。结果表明,地震映像资料解释结果与海上钻孔资料基本一致,地震映像法是一种用于海上探测行之有效的方法,在近海工程物探领域具有广阔的应用前景。     

Fluid-structure coupled analysis of underwater cylindrical shells

Underwater cylindrical shell structures have been found a wide of application in many engineering fields, such as the element of marine, oil platforms, etc. The coupled vibration analysis is a hot issue for these underwater structures. The vibration characteristics of underwater structures are influenced not only by hydrodynamic pressure but also by hydrostatic pressure corresponding to different water depths. In this study, an acoustic finite element method was used to evaluate the underwater structures. Taken the hydrostatic pressure into account in terms of initial stress stiffness, an acoustical fluid-structure coupled analysis of underwater cylindrical shells has been made to study the effect of hydrodynamic pressures on natural frequency and sound radiation. By comparing with the frequencies obtained by the acoustic finite element method and by the added mass method based on the Bessel function, the validity of present analysis was checked. Finally, test samples of the sound radiation of stiffened cylindrical shells were acquired by a harmonic acoustic analysis. The results showed that hydrostatic pressure plays an important role in determining a large submerged body motion, and the characteristics of sound radiation change with water depth. Furthermore, the analysis methods and the results are of significant reference value for studies of other complicated submarine structures.     

浅海环境中水下物体声目标强度物理意义的讨论及模式滤波测量法

水下运动平台的声目标强度测量试验多在浅海环境中进行。文章根据简正波理论推导了基于平均测量法的浅海环境中水下物体声目标强度TS的解析表达式,深入分析了TS的物理意义。分析表明,在确定的方位角上,TS与分布在一定范围内的垂直入射角兹i和散射角兹s所对应的目标散射函数值有关,兹i和兹s是离散的,其取值取决于简正波阶数;同时,TS还跟海洋环境和测试距离有关,当测试距离非常大时,约等于自由场声目标强度TSfree。文中还提出了一种基于垂直发射阵和垂直接收阵的声目标强度测量方法,即模式滤波测量法（Modal-Filtering Measurement,MFM）。理论分析表明,MFM法具有很好的抗界面混响性能,并且跟平均测量法和垂直阵常规测量法相比,具有更高的测试效率,测试结果更接近自由场声目标强度。     

浅水条件下船舶通过船闸时的水动力性能数值研究

文章通过应用CFD方法数值模拟在浅水条件下通过船闸的船舶粘性绕流,对船舶通过船闸时的水动力性能进行了数值预报研究。通过UDF编程定义船舶的运动,使用动网格方法和滑移交界面技术进行船舶运动过程中的网格更新,计算作用在船体上的水动力,并由计算得到的水动力求得船体下沉和纵倾。为了验证所采用的数值方法,以一艘通过比利时泽布吕赫Pierre Vandamme船闸的船舶为例,在模型尺度下进行了计算,并将计算结果和佛兰德水利研究所的模型试验基准数据进行了比较。通过分析不同船速、偏心距和水深条件下的数值结果,给出了这些因素对船舶通过船闸时的水动力性能的影响。该文研究结果可为浅水条件下船舶通过船闸时的安全操纵和控制提供一定的指导。     

海底声学参数反演方法研究

声波是惟一在水下远距离传播的能量形式.海底沉积物的声速、密度、衰减系数、分层结构等声学参数是浅海声场数值预报、匹配场定位、潜艇沉底隐蔽地点选择等应用中所必须的参数.给出了目前比较有效的同时也是国际上海底声学参数反演的一些较新的方法.     

支撑条件对浮动式厚弹性板水弹性行为的影响分析（英文）

The hydroelastic response of very large floating structures(VLFS) under the action of ocean waves is analysed considering the small amplitude wave theory. The very large floating structure is modelled as a floating thick elastic plate based on TimoshenkoMindlin plate theory, and the analysis for the hydroelastic response is performed considering different edge boundary conditions.The numerical study is performed to analyse the wave reflection and transmission characteristics of the floating plate under the influence of different support conditions using eigenfunction expansion method along with the orthogonal mode-coupling relation in the case of finite water depth. Further, the analysis is extended for shallow water depth, and the continuity of energy and mass flux is applied along the edges of the plate to obtain the solution for the problem. The hydroelastic behaviour in terms of reflection and transmission coefficients, plate deflection, strain, bending moment and shear force of the floating thick elastic plate with support conditions is analysed and compared for finite and shallow water depth. The study reveals an interesting aspect in the analysis of thick floating elastic plate with support condition due to the presence of the rotary inertia and transverse shear deformation. The present study will be helpful for the design and analysis of the VLFS in the case of finite and shallow water depth.     

水下爆炸作用下船舱浮筏系统的冲击响应试验研究

设计了船舱浮筏系统的水下爆炸试验装置，测试了浅水域中爆炸的水下爆炸载荷，分析了存在结构反射时的冲击波和气泡脉动压力的幅值、比冲量和能量密度，指出以低频成分为主的气泡脉动压力，对舰船设备隔离系统的冲击响应产生重要的作用。并对水下爆炸载荷作用下船舱浮筏系统的冲击响应进行分析，其结果对于研究舰船设备的抗冲击性能具有参考价值。     

用源分布方法求解浅水中二维任意剖面在自由表面上垂荡的附加质量和阻尼系数

用源分布方法求解了二维任意剖面在浅水中垂向振荡问题，计算了系列60方型系数0.7船型剖面在不同水深吃水比情况下的垂荡水动力系数，讨论了水深对水动力系数的影响，并与Frank无限水深的结果作了比较。研究结果表明，水深对二维船型剖面水动力系数具有较大的影响。这种影响在水深吃水比小于5.0时已相当明显，当水深吃水比小于2.0时将变得显著。另外，水深对水动力系数的影响与振荡频率有关，并且在低频处更为明显。     

浅水干式沉箱水下生产系统爆炸风险分析

浅水干式沉箱水下生产作为一种全新海上油气田开发模式，为浅水受限海域开发提供科学的解决方案。采用危险源辨识(Hazard Identification, HAZID)分析，识别干式沉箱水下方案的危险因素。引入定量爆炸风险分析，对干式沉箱潜在的烃类气体泄漏及爆炸风险进行分析。浅水干式沉箱水下生产系统最大爆炸超压为0.017 8 bar,对应累计概率为2.78×10⁷/a,从风险角度来看，爆炸超压值和概率在可接受范围内。分析方法可准确评估浅水干式沉箱水下生产系统各设施的风险水平，研究内容可为干式沉箱防爆设计及运维阶段的人员救生、逃生工作提供参考依据。