【摘要】： 海洋環(huán)境復(fù)雜多變,而聲波作為海洋環(huán)境中唯一可以遠(yuǎn)距離傳播的波動形式,它在海洋中的傳播可以通過建立數(shù)值模型進(jìn)行計算,快速聲場預(yù)報模式對于聲納性能預(yù)報和海洋環(huán)境參數(shù)層析反演十分重要。如何建立快速、精確的聲場計算模型是提高聲場預(yù)報質(zhì)量的前提。 本文首先回顧了現(xiàn)有的聲場計算模型,并總結(jié)了各自的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用范圍,并對目前比較流行的兩種計算模型——簡正波方法和拋物方程方法作了詳細(xì)的介紹,它們也是我們提出的聲場計算模型的基礎(chǔ)。 對于水平均勻和水平緩變的海洋波導(dǎo)來說,現(xiàn)有的聲場計算模型已經(jīng)比較成熟,絕熱簡正波理論、拋物方程(PE)方法都能給出快速、精確的聲場預(yù)報。對于水平變化較大的海洋環(huán)境,由于水平變化對聲場的影響,用絕熱近似方法來計算聲場會產(chǎn)生較大的偏差;而耦合簡正波理論,雖然計算精度高,但計算時間太長;拋物方程方法計算精度比耦合簡正波的稍差,只能計算遠(yuǎn)場,且處理向后散射有困難,但計算速度快。耦合簡正波-拋物方程(CMPE)方法在水平方向采用拋物方程法求解簡正波系數(shù)方程,可以克服由于耦合簡正波理論的分段水平均勻近似帶來的缺陷,耦合系數(shù)中考慮了海底傾斜的影響,可以加大水平步長,同時可以很方便地應(yīng)用于三維聲傳播問題。 耦合簡正波計算機(jī)算量繁多的關(guān)鍵在于耦合矩陣的計算,需要逐點(diǎn)計算局地簡正波及其微分系數(shù),高精度計算要求水平分區(qū)多,結(jié)果在精度和計算量之間存在一定的矛盾。本文借鑒CMPE的諸多優(yōu)點(diǎn),探討了一種基于簡正波理論的局地簡正波聲場計算方法,基本思想是:利用求解低維矩陣問題代替現(xiàn)有簡正波模型的差分問題,減少了耦合簡正波計算中各點(diǎn)的局地本征函數(shù)和波數(shù)的計算量。首先,通過矩陣分解技術(shù)可以得到各水平位置水平波數(shù)和局地本征函數(shù);然后水平方向上簡正波系數(shù)則是通過拋物近似方法來求得,加快了計算速度,但不可避免的犧牲了計算精度,例如波數(shù)累計誤差。并且現(xiàn)在這套方法還不能處理變海深的環(huán)境。本文給出了數(shù)值算法和簡單算例,并與現(xiàn)有的數(shù)值方法計算結(jié)果作了比較。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：P733.2
【圖文】：

mnkkkcdrdLmmnmnx<<≠ <>1(),()max111110ψδψ（2.22）式來判斷是否可以利用絕熱近似來簡化簡正波耦合問數(shù)值方法層介質(zhì)條件下，簡正波方程的解是一個復(fù)雜的特征值問題， K差分方法求解方程，可以得到快速精確的解。則離散化模式問數(shù)特征值問題：()02A kIx=ren 模型將整個深度 D 劃分成 N 個等間隔的寬度 h＝D／N，相應(yīng)，

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號：2775913