水中氣泡分布的聲學(xué)反演方法研究.pdf

1、表面破碎波將空氣卷入海水中,在海表形成氣泡層。氣泡是海水中主要的散射體之一,氣泡會(huì)對(duì)聲波造成散射和衰減,影響聲波在海水中的傳播。同時(shí),氣泡生成或振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的聲音是海洋環(huán)境噪聲的重要來(lái)源之一。另外海表及次表層氣泡在物理海洋學(xué)研究中也有重要的作用,會(huì)影響海氣之間的熱量交換。因此,海表氣泡分布的研究對(duì)聲傳播和海洋環(huán)境噪聲的研究有十分重要的意義。
　　 研究氣泡的方法主要有聲學(xué)方法和光學(xué)方法,本文采用聲學(xué)方法進(jìn)行氣泡分布反演研究。首先分

2、析了氣泡的聲學(xué)特性,推導(dǎo)了氣泡分布和聲衰減之間的關(guān)系公式,并總結(jié)分析了利用聲數(shù)據(jù)反演氣泡分布的方法——Medwin共振估計(jì)法。當(dāng)氣泡半徑較大時(shí),Medwin共振估計(jì)法在反演氣泡分布時(shí)存在一定反演誤差,在高空隙率時(shí),共振估計(jì)反演的氣泡分布偏離真實(shí)氣泡分布。對(duì)此,本文在其反演過(guò)程中分別對(duì)低空隙率和高空隙率情況下進(jìn)行了改進(jìn),引入聲速修正和Andreeva-Weston(AW)模型修正。由數(shù)值模擬處理結(jié)果可見(jiàn),改進(jìn)的共振估計(jì)法能夠得到更準(zhǔn)確的氣