实船尾流气泡对太阳光散射特性的影响

由于到达海表面的太阳光的主要能量分布在0.15～4 μm之间,且海水的透过窗口也在此范围内,太阳光在海水中具有一定的穿透能力.在海水中尾流气泡受到太阳光的照射会对其有明显的散射作用.利用尾流气泡太阳光散射特性与海水散射特性的差异可对尾流进行探测.本文利用Mie散射理论对尾流气泡的太阳光散射特性进行了研究,并在真实海洋环境中对海水及实船太阳光散射特性进行了试验研究.研究表明,以太阳光作为光源,在一定深度可以探测到尾流气泡太阳光散射特性.     

舰船尾迹浊度计算方法

阐述了尾迹的浊度、消光系数及尾迹气泡数密度之间的关系,研究了尾迹浊度的计算方法,并给出1个计算实例。利用单个气泡的Mie散射理论,对尾迹不同直径气泡的消光系数进行求解。根据舰船尾迹中不同直径气泡数密度随深度的变化规律,以及尾迹各区域的气泡直径分布,建立了尾迹气泡直径分布模型。计算实例表明:尾迹深度越大,其浊度越小,尾迹对光线衰减能力越小。尾迹中心处浊度最大,尾迹对光线的衰减作用最强。该计算方法具有通用性。     

舰船尾流气泡层散射相位函数的计算与分析

利用Mie散射理论及其递推公式并结合舰船尾流气泡的测量结果,得到了舰船尾流中气泡群的散射相位函数。通过对散射相位函数的分析与讨论,得出：尾流存在时间及气泡群分布模型参数的变化对散射相位函数的影响较小,仅当小半径气泡密度增加时其后向散射强度略有减小;尾流气泡相对于海水的折射率变化是影响尾流气泡群散射相位函数的主要因素,相对折射率越大,后向散射越弱。     

船舶尾流模拟气泡的前向光散射特性研究

传统船舶散射分析模型不能有效描述气泡的感知能力。为解决此问题,设计基于船舶尾流模拟气泡的Mie前向光散射分析模型。通过散射元中波研究、衰减周期确定2个步骤,完成船舶尾流模拟气泡散射属性分析。在此基础上,通过散射系数确定、前向光与模拟气泡高斯拟合、反演参数确定3个步骤,完成新型船舶Mie前向光散射分析模型的搭建。设计对比实验结果显示,与传统模型相比,Mie分析模型可以有效提升船舶尾流模拟气泡在横、纵2个方向的感知能力。     

气泡幕后向散射信号中的多次散射效应研究

利用蒙特卡罗方法对气泡幕后向散射接收信号及其各次散射分量进行了系统仿真,并详细讨论了不同接收视场和气泡幕密度下的多次散射效应.结果表明:高次散射信号在气泡幕回波信号中占有重要的成分.不能以单散射来近似计算;随着接收视场和气泡幕密度的增加,高次散射分量在接收信号中的比重增加,有利于气泡幕后向散射信号的探测.     

舰船尾流后向光学检测方法研究

舰船在航行过程中会在尾部产生大量的气泡,通过检测气泡可以有效的跟踪船舶。本文在Monte Carlo模型的基础上研究激光脉冲后向散射特性,并进行后散射信号的特征提取,获得其频域特性。最后进行仿真实验,通过仿真结果可以看出,通过气泡对信号的后沿位置、时域宽度、峰值大小和位置、能量和形状等的影响,可以有效的检测到气泡,确定出船舶的位置。     

舰船尾气流泡层散射函数分析

船舶航行过程中,螺旋桨对转动气压、航行震荡引起的水面波浪及空气流中的气体流动,这些综合因素会在船舶尾部形成大量的气泡。这些气泡的形成可能影响海水的温度并造成光学反射现象,对其气泡的形成原理及光学热学等特性分析可以更好的研究海洋环境变化。本文研究船舶尾气泡层的形成机理,利用Mik理论详细分析气泡的光学特性,对气泡散射函数进行数学模型分析,通过动态的数据处理过程模拟气泡层的变化,最后通过实验对理论分析进行验证。     

舰船气泡尾流特性研究现状

为了对水面舰船尾流的特性和产生机理进行试验测量和理论分析,并以此为基础,建立舰船气泡尾流模拟系统,进而研制声光复合尾流自导系统.在阅读相关文献及参考相关试验结果的基础上,对舰船气泡尾流特性的研究现状进行了总结.从气泡的运动、气泡的分布及气泡数密度变化规律3方面阐述了尾流中气泡特性;从舰船尾流的长度、宽度、深度3方面描述了气泡尾流几何特性的数学模型;指出了气泡尾流特性的研究方向以及急需解决的2个重要问题.     

水中气泡幕的多体多次声散射模型分析

通过引入水中气泡群分布函数,建立了气幕多体多次声散射模型.与多体一次散射模型相比,多体多次声散射模型能够更加真实地反映出具有较高体积浓度气幕的声散射特性,因此,它是分析声波在气幕介质中反射和透射问题的重要基础.     

基于自适应直角网格的高速方尾船气泡尾流模拟

航行水面舰船的尾流中含有大量气泡。气泡尾流具有演化时间长、扩散范围广等特征,对舰船的噪声、隐身性能等产生影响。这项研究通过自主开发的两相流求解器,采用大涡模拟方法对方尾船后的近场尾流进行数值模拟。使用自适应直角网格方法进行动态网格加密,通过几何VOF方法捕捉自由面和尾流中较大的气泡,利用高阶浸入边界方法模拟方尾船体表面。通过对方尾船不同吃水深度下气泡尾流的模拟,获得其形态特征。对尾流模拟数据进行时间平均和空间平均,得到尾流两相混合区域的速度分布。使用自主开发的气泡识别程序,获得尾流中气泡尺寸的分布和空间分布规律。