复等效深度耦合简正波模型-论文.pdf

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1、第39卷第4期声学学报Vl0l

2、39．NO．42014年7月ACTAACUSTICAJu1．，2014复等效深度耦合简正波模型冰莫亚枭，2朴胜春，2张海刚，2李丽2(1哈尔滨工程大学水声技术重点实验室哈尔滨150001)(2哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001)2013年1月31日收到2013年8月26日定稿摘要为了考虑海底地形随距离变化的非水平分层介质中割线积分对声场的贡献，提出了复等效深度耦合简正波模型。该耦合简正波模型由介质运动方程和连续性方程推导得到了耦合微分方程组，此方程组满足海底地形随距离变化情况下

3、的边界条件且仅包含一个耦合矩阵，并通过引入复等效深度理论处理连续谱和离散谱之间的相互耦合。仿真计算表明，复等效深度耦合简正波模型提高了波导简正波本征值位于割线枝点附近情况下声传播损失的计算精度，充分考虑了波导简正波、非波导简正波和割线积分对声场的贡献，可快速而准确地计算非水平分层介质中的声场。PACS数：43．30Acoupled—modesoundpropagationmodelwithcomplexefectivedepthMOYaxiao，PIAOShengchun，ZHANGHaigang，。LILi1，(1S

4、cienceandTechnologyonUnderwaterAcousticLaboratory，HarbinEngineeringUniversityHarbin150001)(2CollegeofUnderwaterAcousticEngineering，HarbinEngineeringUniversityHarbin150001)ReceivedJan．31，2013RevisedAug．26，2013AbstractInordertoconsidertheefectofbranchlineintegralf

5、oracousticfieldinarange—dependentwaveguidewithvaryingtopography，acoupled—modesoundpropagationmodelwithcomplexefectivedepthispresented．Theequationsofmotionandcontinuityareusedtoobtainthecoupledequations，whichsatisfycorrectboundaryconditionsinthewaveguidewithvaryi

6、ngtopographyandcontainonecouplingmatrix．Meanwhile，thecouplingsbetweendiscreteandcontinuousspectrumsaredealtwithbasedoncomplexefectivedepththeory．Itisshownwithnumericalsimulationsthattheaccuracyoftransmissionlossisimprovedbythecoupledmodemodelwheneigenvalueoftrap

7、pedmodeislocatedonthenei曲bourhoodofbranchpoint．Theacousticfieldinanon—horizontallystratifiedwaveguidecanbecalculatedeficientlyandaccuratelybythismodeljandtheenergiescorrespondingtrappedmodes，leakymodesandbranchlineintegralcanbeconsideredadequately．界皆为绝对软界面的波导，并在

8、此等效波导中计算满足正交归一化的本征函数，从而避免引入割线和引言计算割线积分时所带来的困难。简正波理论是分析海洋波导中声场的有效方与射线方法IsJ和抛物方法【9J相比，耦合简正波法之一，波导中点源辐射声场可用一系列对应离模型[10-12]通过离散谱之间的相互耦合所引起的幅散谱的简正波和对应于连续谱的割线积分的和来表度系数变化，来反映海洋波导中海底地形等参数随水示[1-3]。对于近场或海底地形变化波导，割线积分所平距离变化对声传播的影响。耦合简正波模型已经广表征的侧面波能量对声场贡献不可忽略，否则对声泛应用到复杂海洋环境

9、中声信号场、混响场和噪声场场的计算结果会造成较大影响[4-5】。计算割线积分的建模预报中[13-20]。经典耦合简正波模型[21-22]并的影响有许多方法，其中复等效深度方法[6-7]是通不满足能量守恒，Fawcett[。]和Godin[24-26]分别就过补充相应的复深度将实际海洋波导等效为上下边满足能量守恒的耦合简正波模型进行