淺海孤立子內(nèi)波對聲傳播的影響.pdf

1、海洋內(nèi)波是廣泛存在于海洋內(nèi)部的波動現(xiàn)象,它的存在會引起海洋深度與距離方向上的溫鹽結(jié)構(gòu)變化,進(jìn)而改變聲速剖面。因此在海洋內(nèi)波的傳播過程中,如果有聲信號通過,將產(chǎn)生聲信號幅度與相位的劇烈起伏。因此,研究內(nèi)波對聲傳播的影響是十分必要的。
　　 我國具有廣闊的海岸線,在淺海大陸架海域,常有大振幅淺海孤立子內(nèi)波的觀測報告出現(xiàn)。孤立子內(nèi)波對石油鉆井平臺、海底石油管道造成了嚴(yán)重的威脅,也為潛艇的探測提出了更高的挑戰(zhàn)。同時,當(dāng)海洋中存在內(nèi)波、渦

2、旋、鋒面等現(xiàn)象時,這種三維復(fù)雜海洋環(huán)境下的聲傳播模型建模研究,也一直是水聲傳播研究領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。因此,本文以三維復(fù)雜海洋環(huán)境下聲場建模為研究背景,對淺海孤立子內(nèi)波對聲傳播的影響進(jìn)行了系統(tǒng)全面的理論、仿真和試驗研究。
　　 本文首先簡要介紹了海洋內(nèi)波的研究與發(fā)展概況,并對海洋內(nèi)波對聲傳播影響的研究進(jìn)行了簡要概括。給出了常見的線性內(nèi)波與孤立子內(nèi)波模型,并利用射線理論分析了孤立子內(nèi)波對三維聲線產(chǎn)生的折射效應(yīng),應(yīng)用耦合簡正波理論分

3、析了孤立子內(nèi)波移動時對聲傳播帶來的起伏,使用拋物方程方法進(jìn)行數(shù)值分析,仿真了不同情況下孤立子內(nèi)波對聲傳播產(chǎn)生的幅度、相位及能量的影響。仿真了孤立子內(nèi)波對不同的波束形成算法以及聲矢量場帶來的影響。
　　 通過海上試驗,得到了孤立子內(nèi)波傳播時的溫度數(shù)據(jù)與孤立子內(nèi)波傳播過程中的聲信號起伏數(shù)據(jù)。首先分析處理了試驗中測量得到的溫度數(shù)據(jù)與聲信號數(shù)據(jù),然后使用試驗測量的海洋環(huán)境參數(shù),利用拋物方程方法對聲傳播過程進(jìn)行了仿真,并將仿真結(jié)果與實(shí)際測