本文關(guān)鍵詞：高散射強(qiáng)度低頻散射體的研究

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【摘要】：當(dāng)前探測(cè)潛艇的主要手段之一是主動(dòng)聲吶探測(cè)。為了保證潛艇的隱蔽,布放干擾散射體以干擾主動(dòng)聲吶工作是一種有效的手段。為增加探測(cè)的距離并減少干擾,目前主動(dòng)聲吶的工作頻段主要在數(shù)百到數(shù)千赫茲內(nèi)。在如此低頻條件下,常規(guī)尺寸與材質(zhì)的物體的散射強(qiáng)度非常低,與大尺寸的潛艇的散射強(qiáng)度差距很大,無(wú)法形成對(duì)主動(dòng)聲吶有效的干擾。本文基于水中氣泡在低頻條件下共振的原理,分析了空氣柱體在水中的散射特性,指出其在低頻條件下具有較高的散射強(qiáng)度。本文同時(shí)分析了多個(gè)空氣柱體存在時(shí)其散射聲場(chǎng)的分布與散射強(qiáng)度的變化規(guī)律,并研究了充氣柱體表面材質(zhì)對(duì)其散射強(qiáng)度的影響。最后,本文對(duì)充氣柱體及其陣列的散射強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)量,證明了其在低頻條件下具有較高的散射強(qiáng)度。論文第二章首先利用邊界條件推導(dǎo)了無(wú)限長(zhǎng)剛性及空氣柱體的散射聲場(chǎng)級(jí)數(shù)解,并對(duì)比了兩種柱體的反向散射強(qiáng)度曲線(xiàn),證明了空氣柱體在低頻條件下存在共振峰,且其散射強(qiáng)度遠(yuǎn)高于剛性柱體。接下來(lái)本章將無(wú)限長(zhǎng)柱體散射聲場(chǎng)級(jí)數(shù)解修正為了有限長(zhǎng)柱體,并計(jì)算了其反向散射強(qiáng)度,同時(shí)提出了一種估算有限長(zhǎng)柱體散射強(qiáng)度的高通模型。在第二章最后本文研究了氣泡共振的原理,并采用Kirchoff積分方法推導(dǎo)了球狀與橢球狀氣泡的共振頻率。論文第三章研究了多個(gè)柱體存在時(shí)的散射聲場(chǎng)分布。本章同樣基于邊界條件,利用第一類(lèi)Hankel函數(shù)的坐標(biāo)變換公式,構(gòu)建了任意分布平行柱體的散射聲場(chǎng)系數(shù)矩陣,通過(guò)求解線(xiàn)性方程組,得到了柱體陣列的散射聲場(chǎng)分別,為分析其散射強(qiáng)度提供了理論基礎(chǔ)。論文第四章對(duì)理論分析中的柱體進(jìn)行了建模,采用的軟件是LMS Virtual Lab12。首先構(gòu)建剛性柱體模型驗(yàn)證有限元算法的正確性。隨后建立了空氣柱體陣列有限元模型,對(duì)其在平面波入射下的散射強(qiáng)度進(jìn)行了仿真計(jì)算。最后本章研究了不同表面材料對(duì)柱體散射強(qiáng)度的影響,建立了包含表面材料特性的充氣柱體模型。論文第五章對(duì)充氣柱體的散射強(qiáng)度進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量。實(shí)驗(yàn)中充氣柱體內(nèi)徑為9mm,外徑為12mm。本章中首先介紹了實(shí)驗(yàn)原理及儀器,詳細(xì)闡述了實(shí)驗(yàn)過(guò)程。隨后使用Matlab軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)的三個(gè)階段的數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理與分析,并重點(diǎn)分析了實(shí)驗(yàn)中存在的誤差因素。實(shí)驗(yàn)最終結(jié)果證明充氣柱體在低頻條件下具有較高的散射強(qiáng)度,且由多個(gè)柱體構(gòu)成的充氣柱體陣列的散射強(qiáng)度更高,由8根0.5米長(zhǎng)柱體構(gòu)成的直線(xiàn)陣列的最大反向散射強(qiáng)度為0.45d B,符合理論預(yù)期。
【關(guān)鍵詞】：低頻 高散射強(qiáng)度 充氣柱體 陣列散射
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)艦船研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U666.7
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 高散射強(qiáng)度低頻散射體研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容15-17
• 第二章 柱體散射特性理論分析17-41
• 2.1 無(wú)限長(zhǎng)柱體散射特性17-24
• 2.2 變型柱體法推導(dǎo)有限長(zhǎng)柱體的近似散射特性24-30
• 2.3 有限長(zhǎng)柱體近似算法30-34
• 2.4 水中空氣腔體共振頻率分析34-39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 第三章 平行柱體陣列散射理論分析41-49
• 3.1 任意分布平行柱體陣列散射理論分析41-43
• 3.2 不同結(jié)構(gòu)柱體陣列散射聲場(chǎng)分布43-47
• 3.3 本章小結(jié)47-49
• 第四章 散射體有限元建模與仿真49-67
• 4.1 聲學(xué)有限元算法理論50-54
• 4.1.1 古典聲學(xué)方程的離散化50-51
• 4.1.2 有限元求解散射聲場(chǎng)的方法51-54
• 4.2 有限元算法驗(yàn)證54-58
• 4.3 空氣柱體直線(xiàn)陣列散射強(qiáng)度計(jì)算58-62
• 4.4 充氣柱體表面材質(zhì)對(duì)反向散射強(qiáng)度曲線(xiàn)的影響研究62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 第五章水池實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理67-87
• 5.1 實(shí)驗(yàn)原理67-68
• 5.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與步驟68-72
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成與儀器68-69
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟69-72
• 5.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及誤差分析72-85
• 5.3.1 單根充氣軟管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理72-77
• 5.3.2 充氣軟管直線(xiàn)陣列反向及側(cè)向散射強(qiáng)度數(shù)據(jù)處理77-80
• 5.3.3 充氣軟管直線(xiàn)陣列反向散射強(qiáng)度隨陣列角度變化的關(guān)系80-82
• 5.3.4 實(shí)驗(yàn)誤差分析82-85
• 5.4 本章小結(jié)85-87
• 第六章 總結(jié)87-89
• 致謝89-91
• 參考文獻(xiàn)91-95
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文95

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 魏克難;李威;雷明;柴應(yīng)彬;;基于耦合邊界元法的水下目標(biāo)低頻聲散射特性[J];艦船科學(xué)技術(shù);2014年10期

2 王勇;林書(shū)玉;莫潤(rùn)陽(yáng);張小麗;;含氣泡液體中氣泡振動(dòng)的研究[J];物理學(xué)報(bào);2013年13期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉孝斌;流體中彈性球殼聲散射研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年

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本文編號(hào)：744189