目标覆盖层在典型浅海波导中的消声作用

应用非刚性表面声散射的物理声学方法,发展了基于射线跟踪技术的浅海波导中覆盖消声层目标回声计算的数值方法。选取Benchmark潜艇模型和两种假想的消声覆盖层(反射系数在垂直入射时相同,随角度增加的速率不同),讨论了自由空间和浅海信道中弱正梯度和负梯度两种典型声速剖面条件下刚性及覆盖消声层目标的回声特性。结果指出:由于自由空间和浅海波导中目标回声形成机理不同,这两种覆盖层对自由空间中的消声作用影响较小,对浅海波导中的消声作用影响较大;自由空间中消声覆盖层的消声作用不能完全反映其在浅海波导中的实际效果;在实际浅海波导中为了获得较好的消声作用,不仅要在0度入射角还应在小角度(0-30度左右)范围内将覆盖层的反射系数控制在较小的数值区间。     

轴对称壳体结构声散射高效计算方法

本文基于轴对称结构在非轴对称激励情况下的变分理论,在有限元仿真软件中构建了旋转柱壳结构的二维声散射特性分析模型,将三维空间问题转变为二维平面问题,提高了计算效率。首先计算带帽圆柱壳的声散射并与文献中三维模型计算结果进行对比,结果拟合较好,说明本文二维轴对称有限元法的准确性与适用性;随后基于本方法研究水下周期加筋圆柱壳声散射特性(包括单壳体与双壳体两种形式),并通过与三维模型进行计算效率的对比分析,阐明该方法的高效性。     

浅海信道中自主潜器声调制解调器的仿真设计

描述了工作在浅海信道中的自主潜器通讯系统的声调制解调器仿真特性的计算方法。浅海信道中的声传输可用多层介质中与距离无关的射线轨迹模型的脉冲响应函数来描述。假设其特性不受信噪比（ＳＮＲ）的限制,而是受信杂比（ＳＭＲ）的限制。这种通讯系统需优化的参数是距离、波特率和合适的声功率。推导了北海某信道中典型参数下接收器的最佳深度。仿真计算给出了在水平距离大于２０ｋｍ、深度大约５０ｍ信道中,信号传输速率为４ｋｂ     

基于耦合边界元法的水下目标低频声散射特性

基于耦合声学边界元理论对水下目标低频声散射特性进行仿真研究。为了验证此数值方法准确性,对水中弹性球壳在平面波入射下的反向散射特性进行数值计算。结果表明,散射声场的数值计算结果和解析解较好吻合。在此基础上,本文探究刚性BeTSSi-Sub[1]和弹性BeTSSi-Sub的全向散射特性,对比发现,刚性BeTSSi-Sub的目标强度大于弹性BeTSSi-Sub的目标强度。通过对形状不同弹性的BeTSSi-Sub的目标强度对比发现,在低频段潜艇上舵对潜艇目标强度的影响比上层建筑的影响大。     

水面船舶运动姿态对声散射特性的影响北大核心CSCD

[目的]为了进一步提高鱼雷通过声自导识别复杂水面目标的精度,对随机起伏海面及水面船舶运动姿态下的声散射特性进行模拟研究。[方法]基于Kirchhoff近似和六自由度运动分解合成的方法,建立水面船舶目标多路径声散射简化预报模型。在该模型中,海面波浪对船舶六自由度运动幅度和周期的影响由经验统计值描述,通过旋转矩阵和平移矩阵,实现目标各顶点在连续运动状态下的坐标变换。基于此,利用所建预报模型,分析不同水平探测角下船舶六自由度运动分别对声散射特性的贡献度和影响。[结果]研究表明:横摇和艏摇对正横探测方位角的声散射影响较大,纵摇对艏、艉向声散射影响较大。此外,建立了船舶运动姿态与目标声散射回波特性的关系。[结论]研究结果可为声呐设备对水面目标主动声探测提供技术支撑。     

基于参数等效法的敷设声学覆盖层的结构物水下低频声目标强度研究

采用参数等效方法计算了敷设声学覆盖层的结构物水下低频声目标强度。首先应用有限元模拟充水阻抗管的方法获取圆台型空腔声学覆盖层敷设在与计算模型具有相同厚度的钢材上的声反射系数;其次,根据参数等效前后反射系数相等的原理,利用遗传算法反演声学覆盖层的等效物理参数(杨氏模量、泊松比、损耗因子);最后将反演得到的等效参数应用于均匀阻尼层,获得模型的水下声目标强度,验证该方法的可行性。结果表明,该方法能有效且高效地获得敷设圆台型空腔声学覆盖层的结构物水下低频声目标强度。     

复杂海洋环境水下航行体低频声传播损失计算方法综述

本文对国内外水下航行体低频声学特征传播损失计算的传统方法和改进方法进行综述,并针对复杂海洋边界条件、三维海洋环境等问题的传播损失仿真计算的适用性进行分析,提炼并总结了复杂海洋环境下传播损失计算方法的研究现状。未来,水下航行体声传播损失研究将更加聚焦于低频声传播特性、声场时-空-频相干特性以及两极冰区环境下的声传播规律等问题,进一步提高传播损失计算方法在复杂海洋环境下的准确性和稳定性是重点研究方向。     

海底阻抗对浅海波导中椭球体的声散射研究

基于Greenberg方法推导了含有阻抗边界条件的浅水Green函数,利用边界元法研究了含阻抗的三维海洋波导与散射体相互作用的问题.分析了海底阻抗对声波与结构体相互作用时的散射特性影响,数值分析表明:含有阻抗边界条件的浅海目标的散射特性与理想海底明显不同,海底阻抗对水平断面以及垂直断面的散射场都有一定的影响,目标距离海底越近,场点散射声压受海底边界条件的影响越大;阻抗越大,散射声压越大.指向性的分布对受海底阻抗的大小比较敏感.分析浅海声散射时,海底阻抗的影响不可忽视.     

小型船舶低频辐射噪声分析方法研究

为减少船舶舱室低频辐射噪声对船舶设备使用寿命的影响,根据典型船舶模型,建立某小型船的有限元模型并进行了船舶振动模态分析.同时采用边界元方法,将MSC.PATRAN软件建立的有限元模型导入SYS-NOISE软件中作为船舶声辐射的边界元模型,在同一噪声源下进行噪声计算,研究船舶舱室内部的低频声辐射特性.结果 表明:数值计算...     

海底三维散射模型仿真研究

海底声散射强度是浅海混响预报的一个重要物理量.采用Jackson复合粗糙度模型研究了非均匀海底界面的声散射问题,对模型进行了理论推导和仿真计算,利用已发表的海底散射强度实测数据与模型仿真结果进行对照,验证了模型的正确性,并就海底沉积物类型和海底声学特性参数对海底反向散射强度的影响进行了分析.     

有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究

有限长双层弹性圆柱壳体散射声场的计算可在一定程度上估算水下目标的声散射特性,对此进行研究具有显而易见的工程实用价值。目前,对水下弹性体的声散射问题已得到了广泛而深入的研究,但对有限长双层弹性圆柱壳的声散射讨论的较少。本文借鉴无限长弹性壳体散射声场的计算结果,采用变形柱计算方法,导出了平面声波垂直入射时水中有限长双层圆柱壳散射声压的简单而明显的表达式,并给出远场散射形态函数,同时计算了远场平面声波在0～180°范围内入射到有限长双层弹性圆柱壳体的目标强度值。说明内外壳体散射声场形态函数的迭加在一定程度上可实现对双层弹性壳体散射声场的近似表达,同时双层壳体散射声场的形态函数声频特征较单层壳体的声频特征丰富等有意义的计算结果,为缩比模型的设计、建造等提供了基础判据。     

浅海信道中沉底目标回波特性研究

本文介绍了浅海信道下沉底目标回波特性的理论与实验研究。作者对浅海信道下以两种柱体模型为目标进行了模拟实验研究，将两型目标在自由场和沉底两种状态下进行了全方位回波特性的测量与分析，得到了两型目标在有无界面影响下全方位目标强度的绝对值。     

声呐目标回声特性预报的板块元方法

将计算雷达散射截面的板块元方法引入到声呐目标强度计算中.在应用Kirchhoff近似计算水中目标散射声场时,用一组平面板块元近似复杂形状目标曲面,所有板块元的散射声场的和就是总散射声场的近似值.通过将单个板块元的积分化为代数和避免了面积分运算,使得板块元法比通常的面元积分法计算速度提高许多倍.针对声呐的情况将此方法推广到目标近场和非刚性表面回声特性预报.用这种方法解决了多种声呐目标的回声计算并开发了专用软件,能够快速计算各种形状声呐目标的目标强度.     

螺旋桨低频振动声辐射特性研究——水母模态

[目的]发现了一种螺旋桨噪声新成分——螺旋桨低频弹性被激发而形成的声辐射,特别是桨叶同相模态被激发引起的强烈声辐射,我们称之为"水母模态",由其激发诱导的推进器轴系艇体系统低频窄带声辐射,并称为"水母效应"。为揭示其形成机理,开展螺旋桨低频固有振动特性研究。[方法]基于精细网格有限元方法分析螺旋桨的模态特征,得到空气和水介质中螺旋桨模态特性以及桨叶失谐对模态特性的影响规律;引用循环对称结构振动理论,对数值计算结果予以进一步验证。[结果]结果表明,在空气和水介质中,螺旋桨振动模态具有分组特征以及组内呈现出单频、重频模态的特征;桨叶失谐对重频模态影响较大而对单频模态/振型影响较小;精细化有限元计算结果与循环对称结构理论分析一致。[结论]本研究揭示了螺旋桨的低频模态特性,为螺旋桨低频噪声机理分析和控制提供了理论支撑,具有理论和工程应用价值。     

利用宽带信号获得水中复杂目标亮点信息的两种方法

一个复杂目标的回波可以等效成若干散射亮点回波叠加的结果。本文介绍了2种利用低频宽带信号获得目标亮点信息的方法。一种是以分数阶傅立叶变换为基础的亮点获取方法,该方法仅限于信号为线性调频脉冲的情况;另一种方法是采用对宽带回波信号频谱的二次谱分析的方法获得目标的亮点信息,对宽带信号的形式并没有限制。并给出了2种方法计算仿真和模型测试的结果。     

入射声源对水下艇体散射场影响研究

简要介绍了用Helmholtz积分公式和Kirchhoff公式计算简单刚性几何形状目标的散射场过程,给出了水中壳体目标声散射的求解方法;基于Sysnoise软件在固定入射角下,改变入射波频率对水下艇体散射场进行仿真,得出频率对场点压力的影响;在固定入射波频率下,改变入射角度对艇体的散射场进行仿真,得出了不同入射角下散射场的指向特性.对轴对称的艇体,除平行轴线入射外,散射指向性呈非对称特性.在相同入射条件下,艇体目标的声散射特性基本符合角平分线规律.散射场压力的最大值出现在几何镜反射的方向上.     

奇异积分处理技术在低频声散射数值计算中的应用

针对散射声场的计算问题，将奇异积分处理技术应用于目标的低频声散射的数值计算、理论验模与仿真试验。若果表明，ka＜3时，新方法的仿真结果与解析值以及等价面元近似方法取得了较好的一致；而ka≥3时，新方法的仿真结耙要好于等价面元近似方法。     

水下加筋圆柱壳体的振动与近场声辐射研究

从实验和理论计算两个方面，对敷有隔声去耦材料的水下加筋圆柱壳体振动和声辐射进行讨论分析。实验分为三种工况：双壳全部敷设、双壳60％敷设和双壳不敷设隔声去耦材料，实验结果数据包括模型的振动加速度和辐射声压。理论计算采用有限元结合边界元技术计算模型的低频特性，采用统计能量分析计算模型的中高频特性。通过对实验和计算结果的对比分析，证明隔声去耦材料在200Hz以上能明显减小结构振动和降低辐射噪声。另外，还发现有限元结合边界元的计算结果只在700Hz以下与试验结果吻合较好，这说明传统的FEM＋BEM和统计能量分析在计算复杂结构声振耦合系统时的适用频率范围是不同的，前者适合低频问题，后者适合中高频问题，它们具有互补性。     

边界元耦合径向基点插值无网格法在求解声散射问题中的应用

边界元耦合有限元方法（BEM-FEM）在求解无限域弹性结构声散射问题中得到广泛应用。传统有限元方法的计算精度依赖网格的类型和质量,而无网格方法离散问题域时不需要传统意义上的网格划分,其形函数构造不依赖网格且相对灵活。因此无网格方法相比传统有限元方法可以减少网格划分成本并减缓数值污染效应。将边界元方法（BEM）和径向基点插值无网格法（RPIM）结合,形成边界元耦合径向基点插值无网格法（BEMRPIM）,用于求解无限域弹性结构声散射问题。本文分别从计算精度、收敛性和对不规则节点分布的适应性对BEM-RPIM和BEM-FEM进行比较,结果表明提出的BEM-RPIM在求解声散射问题中优于BEM-FEM。     

海底地声参数对浅海低频声传播的影响

用分层介质中点声源激发声场的积分表示法得到海水中声源外任意一点的声场表达式,用波数积分的数值计算方法得到声场传播在距离上的传播损失,针对不同的海底沉积物参数进行了声场的仿真计算和分析,得出浅海低频声传播的基本规律和特点。