基于2015年秋季南海深海區(qū)域43天的觀測噪聲與同步風速預報數(shù)據(jù),研究南海風占主導海洋環(huán)境噪聲風關特性,并對風生噪聲源級公式進行修正。本地風速在3～14 m/s范圍內(nèi)變化時,在頻段0.5～1.28 kHz,噪聲強度近似正比于風速對數(shù)的2倍。據(jù)此關系,獲得不同風速條件下的風生噪聲譜級。將Harrison風生噪聲源級公式和海面噪聲傳輸模型結(jié)合,構(gòu)建深海風生噪聲數(shù)值計算模型,通過求取最優(yōu)的風生噪聲源級公式系數(shù)項,使得在風占主導頻段和風速范圍內(nèi)實驗譜級與數(shù)值結(jié)果誤差平方和最小,對Harrison風生噪聲源級公式進行修正,并使其適用頻段范圍拓寬兩倍。最后,利用南海其它區(qū)域?qū)嶒灁?shù)據(jù)檢驗模型的適用性,結(jié)果表明,模型預報噪聲級與實驗值吻合度較高,可供預報南海風生海洋環(huán)境噪聲級實際應用參考。 

【文章來源】：聲學學報. 2020,45(05)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖３實測噪聲典型噪聲譜??

數(shù)滿足的線性關系如下：??ＮＬｅ（ｆ，Ｕ）＝ｍｉ（ｆ）＼ｇＵ?＋?Ｍ［ｆ），?（２）??式中，ｙ是標準高度１０?ｍ處的風速（ｍ／ｓ），ＡＴＬｅ是??中心頻率為／的１／３倍頻程頻段的實驗噪聲譜級，ｅ??代表實驗數(shù)據(jù)，２０ｎ（／）是噪聲譜級關于風速對數(shù)變??化直線的斜率，Ｍ（／）是噪聲譜級與頻率有關的項。??時間（月／?口）??（ａ）中心頻率１０６?Ｈｚ??時間（月／日）??（ｂ）中心頻率５０８?Ｈｚ??圖６不同頻率噪聲譜隨時間變化及其同步風速比較??噪聲強度和風速對數(shù)之間的線性關系僅適用于??特定風速范圍。風速高于臨界風速（％）才會產(chǎn)生破??碎浪，風生噪聲才能占主導；ＩＩ風速超過飽和風速，??隨著風速增加不會引起更多的破碎浪，而且由于海??面稠密且持久的氣泡．３會產(chǎn)生較強的聲衰減，噪聲??強度不隨風速增大而明顯變化４由于實驗測景風生??噪聲數(shù)據(jù)對應最高風速低于Ｆａｎｍｒ和Ｌｅｉｎ（Ｗ１９ｌ所??述飽和風速范圍，故下面僅分析臨界風速（Ｒ）．??風生噪聲對應風速分布直方圖見圖７（ａ＼可以看??出風速在１＾?１５?ｍ／ｓ范圍內(nèi)，分布較為發(fā)散，求�。�??的標準為，最優(yōu)的會使得風生噪聲與風速對數(shù)之??間具有最優(yōu)的相關系數(shù)。假定仏取值１?ｍ／ｓ，?３?ｍ／ｓ，??６?ｍ／ｅ，然后計算風生噪聲與風速對數(shù)之間相關系??數(shù)，結(jié)果見圖７（ｂ），圖中頻率蒗圍在．５Ｑ？顧ＯＱ?Ｈｚ。??從圖７（ｂ）中可以明Ｍ看出》頻率大于５００?噪聲??與風速具有較高的相關性，后續(xù)分析風生噪聲特性??主要關注５Ｑ０?Ｈｚ以上頻段。??為臨界風速Ｒ等于３?ｍ／ｓ和６?ｍ／ｓ時，風生噪??聲與風速對數(shù)的相關系數(shù)基本相同。而齊腦界風速??％等于

模型修正??６５９??４５??１０１?１０°?１０１?１０２??風速（ｍ／ｓ）??圖８不同風速下１０１６?Ｈｚ噪聲譜級與海面風速回歸曲線??５期??頻率時，由式（２）得到圖８所泊的成為關于噪聲強度??和風速對數(shù)的一條直線。圖中黑色點為不同風速下實??測噪聲強度，黑色實線為臨界風速選擇為３?ｍ／ｓ，風生??噪聲強度和風速對數(shù)回歸直線。在４？１４?ｍ／ｓ范圍內(nèi)??選擇６個不同的風速值，將這些風速下接近此回歸直??線的Ｈｚ噪聲譜數(shù)據(jù)對應時刻噪聲譜重新繪制??成圖，即可得到圖９所示的不同風速下５０？６邱０?Ｈｚ??頻率范圍內(nèi)的噪聲ｉ普線實測結(jié)果。??４０??１０Ｊ??．頻窣｜Ｈｚ）??輿ｓ?：實驗獲有：不Ｍ風速．下ｉｆ嗓聲響級及暫你扭輯曲鱗比較??．．（麟滅臉數(shù)據(jù)，戯ｉｆ?Ｗ幽曲線）??圖９為實驗獲得不同風速下的噪聲譜級及與??Ｗｅｎ？曲線比較，．實驗獲．得的風■速在５?．ｍ／ｓ．和＿１〇?ｍ／ｓ??時的噪聲譜，Ｗｅｎｚ曲線在該風速下的噪聲譜一??致。圖９中不同風速下的噪聲譜級與圖４中典型噪聲??譜特性基本一致，即在頻率低于２〇ａ?Ｈｚ和高于１?ｆｆｉｚ，??隨頻率增加噪聲譜具有不同的變化斜率，顯示出航船??＿聲和風生噪聲的各肖不同特性，并風速增加，風??生噪聲譜級隨頻率増加變化斜率不變（高千１?ｋＨｚ??頻段），航船噪聲譜級隨頻率増加變化斜率木變（低ｆ??２００?Ｈｚ頻段），隨著風速增加，其引起的海洋環(huán)境噪??聲表現(xiàn)為風生噪聲特性的噪聲下限頻率在降低，即??在風速４?ｍ／ｓ時，高子如〇?Ｈｚ噪聲Ｍ汾出風生噪聲??特性；而肖風速為１４?ｍ／ｓ?０寸，高于２００?Ｈｚ噪聲顯沅??出風生噪聲特性４

【參考文獻】：
期刊論文
[1]臺風“啟德”對南海深海海洋環(huán)境噪聲特性的影響研究[J]. 文洪濤,楊燕明,王寧,阮海林,黃二輝.  聲學學報. 2016(06)
[2]臺風對深海海洋環(huán)境噪聲的影響[J]. 劉姍琪,李風華.  中國科學:物理學 力學 天文學. 2016(09)
[3]一種海洋環(huán)境噪聲估計風速的修正法[J]. 林建恒,蔣國健,苑泉樂,衣雪娟.  聲學學報. 2006(03)
[4]海洋環(huán)境噪聲垂直分布測試和分析[J]. 林建恒,蔣國健,高偉,李德軍.  海洋學報(中文版). 2005(03)
[5]海洋環(huán)境噪聲反演估計海面風速[J]. 林建恒,常道慶,馬力,李學軍,蔣國健.  聲學學報. 2001(03)



本文編號：3424546