(范文)海洋锋区声传播数值仿真研究

《(范文)海洋锋区声传播数值仿真研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、海洋鋒区声传播数值仿真研究Thenumericalsimulationofsoundpropagationinoceanfrontzone学生姓名学号所在学院海洋与气象学院班级所在专业海洋技术申请学位理学学位指导教师职称讲师副指导教师职称答辩时间摘要abstractII1引言12海洋锋的定义及其对海水声传播的影响23锋区声场仿真模型33.1海洋锋特性33.2声学计算模型简介43.3海洋锋模型64锋区声场仿真74.1海洋锋区对不同声波频率的影响74.1.1模型参数设置74.1.2仿真结果及讨论85总结10鸣谢11参考文献12摘要海洋锋区的海洋环境参数在水平方向和竖直方向的梯度

2、变化对海洋声传播有重要的影响。环境参数在水平方向的梯度变化，特别是海水温度的水平梯度变化，会导致海水声速的改变。声速的变化又会引起声线结构、传播损失、传播距离的改变。本文通过建立海洋锋声场模型，应用RAM模型來研究海洋锋区声传播特性。从仿真实验中,观察到以下现象：声波穿越海洋锋后，海洋锋区会出现一个能量折射的现象，使得部分能量在原有的传播方向上发生改变；海洋锋对不同频率的声传播影响不同，在经过海洋锋区吋，高频声波发生的能量折射现象比低频声波的更加强烈。关键词：海洋锋；声传播；RAM模型。ABSTRACTOceanfrontshaveagreateffectonacousti

3、cwavepropagationforitgenerateshorizontalandverticalinhomogeneityatsoundspeed,whichresultinsignificantfluctuationsofsoundenergy.Firstly,accordingtothecharacteristicsofoceanfronts,thispaperusedanoceanfrontmodeltosimulateacousticvelocitywhereoceanfrontshappen.Secondly,thepaperutilizesRAMtopro

4、duce2Dpicturesofacoustictransmissionlossintheareaofoceanfront.Thefollowingphenomenacouldbeobserved:Theenergyofsoundwavewillgeneraterefractionwhenitgoesthroughtheareaofoceanfront:.Thisimpactonthehigh-frequencysoundwavesismoresignificant.KEYWORDS:oceanfront;soundpropagation;RAM海洋锋区声传播数值仿真研究海

5、洋技术，201212922229,曾志杰指导老师：屈科1引言声波是人类迄今为止已知唯一能够在水中远距离传播的能量形式，因其在在海水中的良好传播特性使其成为人们进行海洋研究的主要信息载体，两次世界人战的爆发促进了水声技术的发展，人们逐步认识了声波在海水屮传播的机理。海洋环境各种复杂的因素都会对声信号的传播产生影响。例如，潘长明等人用声学调查实测传播损失数据和UMPE(theUniversityofMiamiparabolic)模型仿真研究东海近海温跃层对水声场的影响，发现温跃层对低频声场较高频声场影响大，夏季正跃层海洋环境中传播损失随深度增加而减小，春季逆跃层海洋环境屮传播损

6、失随深度增加而增大⑴；张旭等人(2014)应用KRAKEN简正波模型对实测中层冷水环境下的声场进行计算并分析，发现声波在冷水层中传播时形成波导声场使其传播损失较常规环境明显减小⑵。此外,海洋环境对水声传播的影响还包括水声环境效应的不确定性，主要体现在：1、边界条件变化引起的不确定性，包括海浪、潮汐运动、大洋环流潮流等引起的海面变化和地质运动造成的海底地质、地形发生的改变；2、海洋水体中由于某种特性引起的不确定性，如温跃层的厚度变化；3、传播过程引起的不确定性，主要包括声波在海而、海底和海水中的折射反射造成的多路径传播⑶。海水中的声传播速度是最重要的声学参数，是影响声在海洋中

7、传播的最基础的物理量。在流体介质中声波是弹性纵波，它可以表示为c=M网。其中，目是绝热压缩系数，P是海水密度，它们都是海水温度、盐度和静压力的函数。所以，海水声速是温度T(C°)、盐度S(%。)和静压力P(kg/cm2)的函数，根据乌德公式(1)对上式进行温度、盐度和压强求导，可得Qede=—=4.Z110,0074?=—=1.14a«=—=0.1751QT，'卅5,bqp由此可知，温度对声速的影响最大，每升高1C。，声速变化可达到4m/s；盐度每增加1%0,声速增加1.14m/s；压强每增加1atm,声速仅增加0