【摘要】： 海水是一種弱導(dǎo)電介質(zhì),海洋中海浪、海流、內(nèi)波等各種海洋現(xiàn)象的海水運(yùn)行變化會(huì)切割地球磁場,并生成微弱的電場,進(jìn)而就會(huì)在海洋內(nèi)部和周圍空間激發(fā)感生的電磁場,這就是約為地球磁場一萬至十萬分之一的微弱海洋電磁場。在航空探測中,當(dāng)由各種海況所引起的綜合的感應(yīng)磁場噪聲和與檢測的目標(biāo)噪聲量級(jí)、頻帶相近時(shí),這些噪聲都是不可忽略的干擾源;在潛艇進(jìn)行水下的目標(biāo)檢測、識(shí)別時(shí),以及用于船艦本身消磁來抵消因地球磁場作用而產(chǎn)生的磁異常時(shí),海洋的磁場噪聲更是不可以忽視。因此建立海洋背景磁場的數(shù)值計(jì)算模型,分析海洋磁場的分布規(guī)律,為用磁異常探測飛機(jī)和潛艇等目標(biāo)檢測識(shí)別技術(shù)提供海洋背景磁場的理論參考是十分必要的。 一般來說,海洋中的磁場是多種磁場的疊加和相互作用造成的,其成分包括四個(gè)部分,即:(1)地球外核場;(2)地殼場;(3)地球電離層電流引起的磁場變化;(4)海水運(yùn)動(dòng)(海浪、海流、內(nèi)波等)引起的電磁場等。其中第(1)、(2)、(3)部分組成地球磁場,第(4)部分通稱為海洋背景磁場,主要是由于海水運(yùn)動(dòng)在地球磁場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流而引起的磁場。以速度V在地磁場B中運(yùn)動(dòng)的海水會(huì)產(chǎn)生傳導(dǎo)電流J ,利用安培環(huán)路定律和法拉第電磁感應(yīng)定律,結(jié)合海水運(yùn)動(dòng)的速度分布V ,即可計(jì)算感應(yīng)磁場H。對運(yùn)動(dòng)海水的感應(yīng)磁場H的計(jì)算主要難點(diǎn)在于對海水運(yùn)動(dòng)速度V分布的模擬和計(jì)算,對應(yīng)不同的海洋現(xiàn)象,例如海浪、海流和內(nèi)波,其V的運(yùn)動(dòng)方式不同,感應(yīng)磁場也不同,因而需要分別加以討論。 對于簡單的海面波浪來說,任意點(diǎn)上的波面相對于時(shí)間呈簡諧形式的周期性升降,而任意時(shí)刻的波面相對于空間呈現(xiàn)余弦或正弦形式的起伏,利用此特性可以對海浪運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模,從而推導(dǎo)海浪的感應(yīng)磁場。內(nèi)波是海水出現(xiàn)躍層后在外力擾動(dòng)下發(fā)生的重力波,海水以躍層面為平衡位置波動(dòng),根據(jù)內(nèi)波的速度分布可以推導(dǎo)出內(nèi)波的感應(yīng)磁場。對于海流感應(yīng)磁場建立以下模型:首先將海流塊分成若干不同的薄層,每一層可以看作由若干細(xì)長的海流細(xì)條聯(lián)合而成;如同導(dǎo)線在地磁場中運(yùn)動(dòng)一樣,細(xì)條海流在地磁場中的運(yùn)動(dòng)引起電場,從而產(chǎn)生了感應(yīng)磁場。在水平方向和垂直方向上對感應(yīng)磁場進(jìn)行積分,即可得到海流塊在地磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)的感應(yīng)磁場。海浪、內(nèi)波和海流的感應(yīng)磁場組成了海洋背景磁場。 本論文針對海洋背景磁場的生成機(jī)制及近幾十年來對海洋背景磁場的理論研究,結(jié)合世界磁場模型WMM2005,模擬計(jì)算了三種典型的海洋運(yùn)動(dòng)——海浪、海流、內(nèi)波所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場,建立了海洋背景磁場的數(shù)值計(jì)算模型,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)開發(fā)了海洋背景磁場的模擬計(jì)算軟件。最后用衛(wèi)星多傳感器資料驅(qū)動(dòng)普林斯頓海洋動(dòng)力學(xué)模式(POM)得到的東中國海2005年海洋環(huán)流數(shù)據(jù),模擬計(jì)算了東中國海海表層磁場月平均分布,并選取部分海域,模擬計(jì)算了各海域2005年12個(gè)月的洋流感應(yīng)磁場變化,對其磁場變化與分布規(guī)律作了簡要分析。最后結(jié)合2008年青島奧運(yùn)帆船賽場的海浪和海流實(shí)測數(shù)據(jù),利用海洋背景磁場軟件對賽場海域的感應(yīng)磁場進(jìn)行了計(jì)算。
【圖文】：

地球主磁場由地球液態(tài)金屬外核隨地球旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的電流形成磁力線從地球北極進(jìn)入從地球南極穿出。測量到的地球磁場即為這三部分的疊加和：B( r,t)B(r,t)B(r)B(r,t)Emcd=++(1)磁場，在陸地上占所測地磁場的 95%以上，在海洋中的長期變化較小；Bc是由磁化后的地殼巖石產(chǎn)生的而變化，但在一定的時(shí)間段內(nèi)可以認(rèn)為是常量，，其大球共有五個(gè)大尺度的磁異常區(qū)域，分別為南大西洋磁非磁異常，大洋洲磁異常和北美磁異常； Bd為地球電流引起的磁場，隨著空間和時(shí)間的變化而變化。周圍數(shù)米至數(shù)千公里的空間范圍內(nèi)變化，因而很難利所以在一般的地磁場模型中只包括了地殼磁場的長波場貢獻(xiàn)。在海洋中的 Bc遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其在陸地上的值，

顯示相應(yīng)海況下海洋磁場讀取POM模式數(shù)據(jù)海浪感應(yīng)磁場內(nèi)波感應(yīng)磁場海流感應(yīng)磁場矢量加和海洋背景磁場計(jì)算某點(diǎn)海流磁場是否到達(dá)邊界將數(shù)據(jù)寫入文件提示任務(wù)完成海浪感應(yīng)磁場內(nèi)波感應(yīng)磁場是否到達(dá)邊界將數(shù)據(jù)寫入文件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件否是否是提示任務(wù)完成圖 4-1：海洋背景磁場模擬計(jì)算軟件流程圖模塊功能描述參數(shù)輸入模塊
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：P738.3

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 呂金庫;海浪對有限深海水磁場影響的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

2 羅冰;用于大型鐵磁性腔體外部感應(yīng)磁場分析的三維有限元仿真系統(tǒng)開發(fā)[D];吉林大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2603966