研究水下渦聲散射特性,在目標(biāo)探測和流場聲成像領(lǐng)域具有重要意義。針對(duì)水下低馬赫數(shù)渦流場前向聲散射建立了數(shù)值計(jì)算方法,探究了其形態(tài)函數(shù)和指向性。首先,基于攝動(dòng)聲學(xué)理論給出了考慮流聲耦合作用的渦聲散射模型,采用時(shí)域有限差分結(jié)合完美匹配層構(gòu)建了數(shù)值求解方法;隨后,在算法驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,預(yù)報(bào)分析了高斯渦渦核尺寸在1～10 m,同時(shí)入射平面波無量綱波數(shù)在1～10范圍內(nèi),渦流場強(qiáng)度對(duì)前向聲散射特性的影響。結(jié)果表明,低馬赫數(shù)下,聲散射場具有對(duì)稱性,且有明顯的主瓣和指向性。其前向散射形態(tài)函數(shù)隨入射波波數(shù)、渦核尺寸、渦流場強(qiáng)度增加而增大;主瓣方位角隨波數(shù)增加而趨近入射波傳播方向。 

【文章來源】：聲學(xué)學(xué)報(bào). 2020,45(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖３不同網(wǎng)格尺寸散射聲壓指向性對(duì)比??３．３?ＰＭＬ層數(shù)影響??

５８??２０２０?年??０?１０?２０?３０?４０?５０??ｘ?（ｍ／ｓ）??圖５渦流場２／二（）處流體速度曲線??圖６監(jiān)測點(diǎn)聲壓時(shí)間曲線??ｘ（ｍ）??圖７渦流場散射聲壓云圖（（?＝?０．０４８?ｓ）??渦核中心距離ｒ?＝?２５?ｍ。??對(duì)？／＝〇處ｙ方向流體速度作曲線如圖５所示。??流體速度在１?ｍ處達(dá)到最大值，隨后速度隨距離增??加而迅速減小，在較遠(yuǎn)處流速較低。??監(jiān)測點(diǎn)散射聲壓隨時(shí)間變化曲線如圖６所示，??計(jì)算總時(shí)長為〇．〇５ｓ．從圖中可以看到，０．０４?Ｓ后散??射聲壓變化達(dá)到穩(wěn)定階段，散射聲壓幅值幾乎不再??變化。??ｆ?＝?０．０４８?ｓ?Ｂ寸刻無因次散射聲壓（％／＆）云圖??如圖７所示。為方便后文討論，分別定義迎流區(qū)和??順流區(qū)。以ｙ?＝?〇為分界線，其上方區(qū)域定義為迎流??區(qū)，下方區(qū)域?yàn)轫樍鲄^(qū)。在迎流區(qū)內(nèi)，流場速度水平??分方向與平面波入射方向相反，均沿軸負(fù)向。??在順流區(qū)，流場速度水平分量方向與平面波入射方??１６??Ｓｐｒｍｓ?＝?ｙ?／?ＳＰ２，ｄｔ／Ｔ，?（１３）??其中，『為時(shí)長，取入射波兩倍周期，即：Ｔ?＝?４７Ｔ／（ｆｃＣ〇０）；??＝５ｐ?－?＜５／＾．為時(shí)域散射聲壓。??從圖３中可以看到，Ａ．ｒ?＝?０．２５?ｍ和０．５?ｍ時(shí)散??射聲壓指向性曲線吻合較好，一個(gè)波長內(nèi)不少于１０??個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)即可得到很好的求解結(jié)果。因此，后續(xù)計(jì)??算中選擇一個(gè)波長內(nèi)１０個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。??９０＇??圖３不同網(wǎng)格尺寸散射聲壓指向性對(duì)比??３．３?ＰＭＬ層數(shù)影響??本節(jié)分析ＰＭＬ層數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，設(shè)置??ＰＭＬ層數(shù)分別為總網(wǎng)格層數(shù)的１／８，?１／５，?１／４，?３／１

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【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海洋波導(dǎo)中剛性球及旋轉(zhuǎn)橢球前向散射場時(shí)頻特征的畸變[J]. 馬黎黎,王仁乾.  聲學(xué)學(xué)報(bào). 2014(04)
[2]水下彈性球體對(duì)Bessel波束散射的計(jì)算及分析[J]. 李威,渠鴻飛,宋志偉.  聲學(xué)學(xué)報(bào). 2013(01)
[3]收發(fā)分置目標(biāo)強(qiáng)度的計(jì)算及前向散射信號(hào)的分離[J]. 馬黎黎,王仁乾,項(xiàng)海格.  聲學(xué)學(xué)報(bào)(中文版). 2009(06)
[4]聲波方程完全匹配層吸收邊界[J]. 王守東.  石油地球物理勘探. 2003(01)

博士論文
[1]水下動(dòng)量源生成大尺度渦結(jié)構(gòu)特性研究[D]. 陳科.上海交通大學(xué) 2013



本文編號(hào)：2971185