聲簡(jiǎn)正波耦合暨R-ω平面干涉條紋機(jī)理研究.pdf

1、海洋環(huán)境復(fù)雜多變，利用聲場(chǎng)的變化來(lái)反演海洋環(huán)境的信息是海洋聲學(xué)的一大課題。而根據(jù)環(huán)境的變化來(lái)研究聲傳播的規(guī)律，為反演海洋環(huán)境提供有價(jià)值的結(jié)論是前提條件。 本文首先研究了水體不均勻時(shí)的聲簡(jiǎn)正波耦合機(jī)理，然后對(duì)聲場(chǎng)強(qiáng)度的R-ω平面的干涉條紋機(jī)理進(jìn)行了初步分析。 海洋內(nèi)部存在水體不均勻時(shí)，聲場(chǎng)的變化可以通過(guò)簡(jiǎn)正波的耦合表現(xiàn)出來(lái)。簡(jiǎn)正波耦合模式有雙向全耦合模式、單向耦合模式、絕熱近似模式。本文根據(jù)Evans解決簡(jiǎn)正波耦合模式的思

2、路，采用微擾理論方法，結(jié)合相移的變化，推導(dǎo)出一種表現(xiàn)水體不均勻情況下的總耦合散射微擾積分表達(dá)式。這個(gè)表達(dá)式是反映簡(jiǎn)正波耦合的解析表達(dá)式，清楚的表明了水體的不均勻變化，尤其是不均勻水體對(duì)聲速剖面的擾動(dòng)，進(jìn)而對(duì)聲傳播的影響。采用這種積分形式并結(jié)合相應(yīng)的物理解釋?zhuān)梢愿鼮橹庇^的刻畫(huà)簡(jiǎn)正波耦合的物理圖像。 聲場(chǎng)強(qiáng)度的R-ω平面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)干涉條紋結(jié)構(gòu)。對(duì)于與距離無(wú)關(guān)的海洋波導(dǎo)，采用波導(dǎo)不變量法，即用干涉圖中的頻率、距離和干涉條紋的斜率定義

3、的一個(gè)標(biāo)量參數(shù)β，可以分析給定環(huán)境下的R-ω平面干涉條紋機(jī)理。本文應(yīng)用水平波數(shù)的微擾公式，在絕熱近似下，推導(dǎo)了一種海洋聲道水平緩變下的波導(dǎo)不變量近似表達(dá)式。該表達(dá)式可用于水平緩變海洋波導(dǎo)R-ω平面干涉條紋分析。 R-ω平面中還存在細(xì)節(jié)的干涉結(jié)構(gòu)，本文根據(jù)簡(jiǎn)正波干涉項(xiàng)逐次疊加的方法，結(jié)合相位和形成干涉項(xiàng)的兩號(hào)簡(jiǎn)正波之間的水平相干距離隨頻率的變化，物理解釋了R-ω平面中細(xì)節(jié)干涉結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理。詳細(xì)分析了干涉條紋的“分叉”、分裂以及固