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.     

海底沉积物特性对舰船地震波传播的影响

舰船地震波场是指舰船航行时所产生的船体震动噪声和舰船辐射噪声的低频部分,通过海水辐射到达海底,其中部分声能耦合到海底并以弹性介质波的形式在海底传播.海底沉积物作为声在浅海中传播的下边界,不同底质的海底对声波在波导中的传播具有重要的影响.根据海底反射损失对3种典型的海底做了建模并分析了其对舰船地震波传播的影响.不同频率的低频声波在底质中的吸收衰减各不相同.可以利用能够传播较远距离的某些频率的低频声波实现对舰船的远距离探测.     

航行舰船地震波及其在水中目标探测中的应用

从理论上论述了浅海波导中发生声波显著透射进海底从而造成水中传播声信号严重衰弱的原因,通过对已有的海底声传播研究实验数据的分析和总结,阐述了航行舰船地震波的产生和传播的基本规律,提出和论证了航行舰船地震波在水中目标探测中的重要应用前景和价值。     

海底门声学计算及水下多孔介质材料降噪

分别建立船舶海底门的声场模型和声-固耦合模型,对海底门的声传递损失、结构湿模态进行计算,获取海底门降噪设计需避开的共振频率。建立海底门的流体模型,采用URANS和FW-H对流场及水动力噪声进行数值计算,云图显示格栅背面出现了显著的流动分离及压力脉动,且压力峰值条带沿着格栅对角线方向分布,频谱曲线显示海底门水动力噪声以低频为主。数值计算表明,当仅将海底门钢制格栅替换成水下多孔介质材料时降噪3.4 dB。共振频率计算及水下多孔介质材料应用为海底门声学设计提供了思路。     

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.     

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。     

水下船舶低频段典型单机工况下声辐射特性研究

该文旨在探讨潜艇各设备单机工作下引起的船舶结构水下声辐射特性。基于ABAQUS声固耦合算法模拟水下结构在无限流场中的声辐射问题,对潜艇结构进行各种单机工况低频段的频域内的计算和分析。首先找出各工况下流场中辐射声压随频率的变化规律及沿船长的分布规律,再比较出各个设备单机工作时对声辐射的贡献量大小,以便针对不同工作频率段的噪声主要振动源,采取浮筏等隔振措施。由此可见,开展各个设备单机激励作用下的潜艇水下辐射噪声特性分析,对于提高潜艇水下声隐身能力具有重要意义。     

耙吸船吸泥管作业过程的CFD仿真分析

耙吸挖泥船耙头吸口距海床表面高度和抽吸强度在保证开挖工程精度和在吸泥过程中不破坏海床结构中有很大的影响。利用流体-结构动态耦合数值模拟的方法,以"广州号"耙吸挖泥船为母船,仿真计算挖泥船吸泥工作过程耙头离地高度及流量变化对海床结构中土层的应力影响,以此来指导挖泥船的操作。计算结果将为确定耙吸挖泥船吸泥管工作工况提供依据。     

潜艇受撞数值仿真的附加质量模型

潜艇受撞有限元数值仿真计算时需要考虑流—固耦合作用的影响,可以直接采用流-固耦合模型计算,但需要花费巨大的计算时间,也可以采用附加质量模型,在不影响计算精度的前提下,可以大大减小计算时间,提高计算效率.文中分别采用增加密度和增加质量点单元质量的方法建立了两种潜艇受撞的附加质量模型,并进行了有限元数值仿真计算,通过与流—固耦合模型计算结果对比、分析,表明采用后一种方法建立的附加质量模型与流—固耦合模型的仿真计算结果比较接近,可作为潜艇受撞有限元数值仿真的计算模型.     

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。     

波浪作用下砂质海床动力分析

动力学分析选项提供了三维的平面应变或轴对称的全动力分析。基于显示差分法的计算方法,能求解全部运动方程。方程式能耦合到结构单元模型中,因此可以用于波浪产生的土—结构相互作用的分析。     

考虑沟槽深度及土体吸力影响的SCR与海床土体循环作用分析

悬链线立管与海床土体的相互作用对立管的疲劳寿命影响很大,而管土作用的机理又十分复杂,海底沟槽以及海床土体吸力都会对立管力学特性产生影响,文章以Aubeny等提出的管土作用完整P-y曲线为基础,在有限元分析软件ANSYS中采用非线性弹簧模拟海床土体,计算中考虑了土体吸力;模拟了三种位移幅值下管土循环作用时沟槽深度的变化,分析了沟槽段各点弯矩及应力随深度的变化规律,同时对比了三种情况下管道最深点的弯矩及应力随加载时间的变化关系,为进一步分析管土循环作用提供了参考。     

垂直相关仪测量高速目标深度的仿真分析

高速运动目标产生结构振动噪声,其多普勒效应对相关信号处理的参数估计造成影响。双阵元垂直相关仪主要测量目标俯仰角,并对目标深度进行估计。由带通型限带白噪声的相关特性分析,推导了多普勒容限的理论计算公式,在积分时间较短的条件下可避免互相关损失。浅海多途信道将导致相关峰出现多峰现象,沿深度方向高速运动目标有助于抑制交叉峰。仿真结果表明,信号多普勒容限与理论分析一致,垂直相关仪的时域相关峰结构与实际目标及其界面镜像空间分布规律一致,因而有利于识别直达声信号,且目标深度测量误差控制在10 m内。     

波浪作用下可渗沙质海床模型相似率研究*

海床渗流是海洋工程设计中重点考虑的因素之一,其影响着建筑物的稳定性,严重时还会引起海床液化。现有波浪与海床相互作用的有关研究尚未解决实验室内海床的模拟方法问题。基于此,进行波浪作用下可渗沙质海床模型相似率研究,通过系列波浪水槽物理模型试验,基于原型孔隙水压力与模型值相似的条件,提出实验室内模拟海床的相似准则。结果表明：沙质海床相似比尺与模型几何比尺的关系为λ海床=λ1/3。     

水下目标深度测量误差源分析

首先研究了在深海环境下,采用基于三阵元垂直线列阵的水声探测系统进行水下目标深度测量的基本原理.然后从随机误差和阵元配置偏差的角度,对水下目标深度测量的误差源进行了理论分析,并推导了相关公式.此外,对于相干多途水声信道干扰给水下目标深度测量精度的影响,也作了初步的理论分析.通过仿真实验,总结出各误差源对水下目标深度测量精度影响的规律,研究结果为进一步开展水下目标深度测量研究、提高测量精度奠定了基础.     

波浪环境下潜艇近水面操纵特性仿真分析

为研究波浪环境下潜艇近水面的操纵特性特别是垂直面的深度控制问题,基于海勒莫公式和势流理论分别计算近水面一阶波浪力和二阶波浪力,以模型潜艇为研究对象,将波浪力计算模型融入潜艇垂直面非线性操纵运动方程,进而对波浪环境下潜艇近水面操纵运动特性进行仿真研究,分析潜艇在不同有义波高、航速和初始潜深条件下的垂直面潜浮运动响应规律和...     

不同浪向下船舶动力定位的动力学分析

参考某动力定位船舶的具体参数和该船的海浪响应幅值算子(RAO),结合该船工作时的具体过程,利用大型水动力分析软件Orca Flex建立了船舶动力定位时的动力学分析简化模型。通过调节不同海况下的浪向,实现了对动力定位船舶在不同浪向下的动力学分析,对海浪作用下船舶的纵荡、横荡和转艏运动进行了数值仿真,得到了不同浪向对船舶动力定位精度的影响,确定了船舶动力定位时的最佳浪向,结合计算结果,给出了船舶动力定位的优化设计方案。     

有限水深中垂直下潜弹性薄板的水波散射(英文)

The problem of water wave scattering by a thin vertical elastic plate submerged in uniform finite depth water is investigated here.The boundary condition on the elastic plate is derived from the Bernoulli-Euler equation of motion satisfied by the plate.Using the Green’s function technique,from this boundary condition,the normal velocity of the plate is expressed in terms of the difference between the velocity potentials(unknown)across the plate.The two ends of the plate are either clamped or free.The reflection and transmission coefficients are obtained in terms of the integrals’involving combinations of the unknown velocity potential on the two sides of the plate,which satisfy three simultaneous integral equations and are solved numerically.These coefficients are computed numerically for various values of different parameters and depicted graphically against the wave number in a number of figures.     

洋山深水港四期工程港区增深可行性研究

根据洋山深水港区近期(2009年~2013年)的现场观测资料,通过对多年实测资料的对比分析和数值模拟,深入研究了洋山港海域冲淤变化和四期港区泥沙淤积情况。其结论显示:大小洋山主通道海域海床总体稳定,西北部局部的冲刷环境为四期港区港池航道的增深创造了有利条件,预测洋山深水港区四期工程港池和航道的年回淤强度为1.0~2.0 m,接近二期港区的实际淤强,计算回淤量为457~881万m3,二期工程港池和外航道的成功开挖,表明港区的增深可以实现。