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%。     

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。     

海洋环境对潜艇阴极保护和水下腐蚀静电场的影响

潜艇阴极保护效果和水下腐蚀静电场分布会随着海水电导率、海床电导率和海水深度等海洋环境的变化而改变。采用有限元法建立潜艇外加电流阴极保护下的水下腐蚀静电场模型,求解不同海水电导率、海床电导率和海水深度等海洋环境因素下潜艇表面电位、阳极输出电流和水下电场分布。结果表明：阳极保护电流随着海水电导率的增大而显著增大,而海床电导率和海水深度对阳极保护电流影响较小;水下电场峰值随着海水电导率、海床电导率和海水深度的增大而减小。     

海床倾斜水域潜艇水下标量电位分布特征分析

为探索潜艇处于复杂水域时水下标量电位的分布,将海床倾斜水域作为切入点,在利用镜像法推导出海床倾斜水域潜艇水下标量电位的分布表达式后,对水下电位的分布特征进行仿真分析,并与传统平行分层环境下电位分布进行对比。研究表明:海床倾斜水域潜艇水下电位分布特征明显,量值可观,可用于潜艇的探测与定位;小角度范围内,改变海床倾斜角度和海水电导率,所研究水域电位分布特征的区域性不变,其量值随海床倾斜角度增大呈线性增加,随海水电导率增大呈非线性衰减;相比于平行海床水域,海床倾斜时不存在电位为0的场点,且沿偶极矩方向的对称性丧失。研究结果为进一步研究更为复杂水域潜艇腐蚀相关电场的场分布问题奠定了基础。     

深海中垂直静态电偶极子电位及电场分析

通过建立电场在深海环境下的空气-海水两层模型,采用镜像法,得到深海模型中垂直静态电偶极子的电位和电场分布解析表达式,在此基础上,进行电位和三分量电场仿真计算,分析了两层模型下垂直静态电偶极子的电位、电场强度的分布特性,得到它们随海水深度变化的规律。     

基于时谐电偶极子模型的舰船轴频电场衰减规律研究

由于舰船轴频电场在浅海环境下传播距离较远,因此成为舰船探测的特征信号源。本文基于时谐电偶极子模型,通过数值仿真对舰船轴频电场衰减规律进行研究。结果表明,海底平面上,舰船轴频电场纵向分量随距离的衰减速率要小于横向分量,轴频电场沿横向的衰减速率要大于其沿纵向衰减速率。17 Hz频段内,轴频电场衰减受信号频率影响较小。海底平面上,轴频电场衰减速率随着海床电导率增大而明显增大。     

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...     

极低频电磁波在海水中的传播特性

电磁波在海水传播过程中,要受到海水和海底介质的影响.海底介质特征对电场和磁场的衰减影响是不一样的.当接收点在海底附近时,磁场衰减要远大于电场;当接收点距离海底较远时,磁场的衰减基本与电场衰减相当.     

舰船腐蚀静电场在海水中的传播规律研究

为了利用舰船腐蚀静电场对舰船实现跟踪和定位,需要了解舰船腐蚀静电场在海水中的传播规律。采用三维边界元法建立潜艇腐蚀静电场模型,研究海水中水平方向、深度方向和斜 45°方向上传播距离对舰船静电场的影响,分析静电场 Ex,Ey 和 Ez 分量在水下 20 m 处水平方向的分布规律和其在 3 个方向上的水下传播规律。仿真结果表明：在水下 20 m 处水平方向上 Ex 和 Ez 关于垂直面对称分布,Ey 关于垂直面反对称分布;在 3 个方向上静电场分量随着距离的增加不断减小,Ex 在 3 个方向上信号强度最大,可作为舰船定位和水中武器的目标信号。     

水下航行体热尾流浮升特性研究

水下航行体排放的热尾流的浮升规律及其水面温度分布特征是红外探测的基础。本文从热尾流形成过程出发,建立水下射流的二维计算模型。基于Fluent软件的湍流数学模型,对温度分层和均匀环境介质中的热尾流的浮升特性及水面温度分布进行数值计算,并以VOF方法追踪了温度分层环境中的尾流界面,得到热尾流的轨迹与温度的衰减规律,对比分析温度分层环境与均匀介质环境中的异同。     

水中目标在外场源激励下的水下磁场计算

为便于分析水中目标在外部电磁场激励下的水下电磁场,本文以导电导磁球体为模型,分析其在无限大海水中谐变均匀磁场激发的水下磁场响应特征。从结果可知,响应磁场和响应电场与外部激励源磁场幅值成正比,即外场源幅值越大,产生的响应磁场幅值越大,越有利于探测;磁场x,z分量随着正横距的增加而减小,y分量随着正横距的增加是先增大后减小;磁场三分量随着频率的增加而减小,而10 Hz以下频率磁场三分量幅值衰减很小。     

TE和TM极化模式下极低频电磁波在海水中的衰减特性研究

本文从极低频电磁波的TE和TM模式传播公式出发,利用有限元数值算法,通过构建海水及海底介质模型,研究海水中极低频的衰减特性,最终认为TE和TM模式下极低频电磁波衰减曲线基本一致,频率为0.5 Hz时,磁场衰减速度明显快于电场。     

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。     

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.     

铺砂驳分层回填工艺在大面积水下摊铺砂垫层项目的应用

针对香港国际机场第三跑道填海工程回填区域原始海床泥面为淤泥底质,强度极低,为避免出现挤淤及地基失稳现象,提出采用分层回填方式进行水下抛填.针对项目设计文件要求在原始海床面铺设2m厚的砂垫层且每层厚度不超过0.5 m,提出采用铺砂驳进行水下分层精抛砂垫层的施工方案,有效解决了水下薄层精抛及严苛的环保要求等一系列问题,实现...     

基于边界元理论模型的舰船腐蚀相关电场衰减规律

基于边界元理论,建立了舰船与腐蚀相关的电场模型,初步研究了舰船腐蚀相关电场在深海环境中随水平距离及深度的衰减规律。结果表明,电场横向分量与垂直分量随纵向距离的衰减速率要大于纵向分量。随正横距离的增加,电场纵向分量与垂直分量的衰减速率逐渐减小,而横向分量为先增大,后逐渐减小。正横距离一定时,电场各分量随深度的增加,衰减速率逐渐减小。     

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。     

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。     

四分层媒质中垂直时谐电流产生的电场

为了研究舰船螺旋桨转动产生的轴频电场在浅海中的分布规律,在麦克斯韦方程理论基础上推导了四分层媒质中垂直时谐电流在本层导电媒质中产生的电场理论公式,并通过数值方法仿真分析了电场强度三分量的空间分布规律以及与海底电导率的关系。结果表明,电场纵向分量呈双峰对称分布,而横向和垂向分量呈单峰对称分布,当场源距离较大时海底电导率大小对场强影响十分明显,电导率越小水平方向场强越大而垂直方向场强越小。     

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。