艦船尾流主動聲特性研究.pdf

1、艦船尾流的聲學(xué)特性是水下目標(biāo)探測、識別和跟蹤的物理基礎(chǔ)，是水下通信與信號處理領(lǐng)域的重要課題，開展尾流的聲特性研究一直是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的熱點。目前的研究表明，聲波在水中衰減小，且在水聲工程方面應(yīng)用成熟，所以尾流的聲學(xué)特性研究具有重要應(yīng)用價值。國外學(xué)者通過分析艦船尾流的噪聲線譜特性和利用高頻聲納探測尾流中的氣泡，以研究尾流的聲學(xué)特性。國內(nèi)關(guān)于艦船尾流的研究主要集中在探索尾流的產(chǎn)生機理和物理特性，以被動方式研究艦船尾流的聲學(xué)特性。
　　

2、基于這一背景，本文從研究尾流的產(chǎn)生機理和聲特性出發(fā)，認(rèn)為尾流的聲特性由尾流中氣泡的聲特性決定，以此確定尾流主動聲特性的研究思路，對尾流展開建模和主動聲特性的有限元分析，并通過設(shè)計實驗對分析結(jié)果進行驗證。文章的主要研究內(nèi)容是從尾流的產(chǎn)生機理出發(fā)，以研究尾流中單個氣泡的聲特性為契入點，在得到單氣泡主動聲特性的基礎(chǔ)上研究尾流中多氣泡的主動聲特性，以此來逼近尾流的整體主動聲特性；通過有限元建模和分析對理論結(jié)果進行仿真，并通過模擬實驗來驗證理論分

3、析和有限元仿真的結(jié)果，最后在此基礎(chǔ)上設(shè)計基于尾流主動聲特性的主動聲探測系統(tǒng)。文章的創(chuàng)新點有以下幾個方面：
　　1.由尾流中單氣泡的散射和反射特性等，結(jié)合電聲類比原理和含氣泡水中聲速的特性，通過分析兩種介質(zhì)分界面處的反射、透射及主動聲入射條件下對單氣泡的求解，建立了尾流中單氣泡的聲特性模型。
　　2.根據(jù)尾流中氣泡的分布情況，建立了雙氣、三氣泡和N個氣泡的結(jié)構(gòu)模型，分析了多氣泡的主動聲特性；基于尾流的三層相介質(zhì)特性建立尾流模型

4、，分析尾流的主動聲特性。
　　3.根據(jù)單氣泡的聲特性模型和有限元基本知識，得出有限元分析尾流中氣泡及尾流主動聲特性的優(yōu)勢，模擬主動聲波入射條件，得到了尾流中單氣泡的主動聲特性。
　　4.建立了多氣泡和尾流的有限元結(jié)構(gòu)模型，通過有限元分析得到了多氣泡的主動聲特性和尾流的主動聲特性，得到了進行尾流主動聲探測的方法和入射聲波頻率等參數(shù)。
　　5.制作了模擬尾流裝置，設(shè)計艦船尾流的主動聲特性實驗方案，在實驗室條件下得到了尾流的