【摘要】：本文介紹了淺海艦船地震波傳播的背景和在目標(biāo)探測(cè)方面的應(yīng)用,闡述了在淺海艦船地震波方面國(guó)內(nèi)外的研究歷史和發(fā)展現(xiàn)狀。提出利用艦船輻射聲信號(hào)在海底引起的地震波對(duì)水中探測(cè)目標(biāo)的定位方法。首先通過(guò)均勻彈性介質(zhì)中二維彈性波動(dòng)方程建立海底模型用以模擬理想海底彈性波傳播過(guò)程;通過(guò)均勻聲學(xué)介質(zhì)中的二維聲波動(dòng)方程建立淺海聲學(xué)模型用以模擬理想海水中聲傳播過(guò)程。在海洋-地球模型的基礎(chǔ)之上引入流-固邊界條件的設(shè)定,模擬在海底界面附近向遠(yuǎn)處傳播的地震波場(chǎng)。通過(guò)引入有限差分網(wǎng)格中數(shù)值頻散的消除算法對(duì)海底地下波場(chǎng)中引起的數(shù)值頻散消除和補(bǔ)償,進(jìn)而通過(guò)對(duì)仿真得到的海底地下波場(chǎng)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)變換,研究了淺海流-固界面附近地震波的極化特性,對(duì)體波和肖爾特波加以辨識(shí)和區(qū)分,但其中由于地層衰減和源距不夠長(zhǎng),使得橫波的時(shí)差不易提取。在界面上的平行方向和界面以下深度方向上,分別根據(jù)軟硬程度不同的三種介質(zhì)將肖爾特波在質(zhì)點(diǎn)振速水平、垂直兩分量上的傳播衰減特性以圖、表的形式進(jìn)行研究和分析。同時(shí)研究了肖爾特波在流-固界面上的頻散特性和淺海海底地震波中肖爾特波的能量分布。在淺海海底流-固界面上,肖爾特波在各個(gè)波列中傳播速度最慢、頻率最低,隨著源距增加,能量變?yōu)樽畲?且傳播距離最遠(yuǎn),易識(shí)別;縱波在各個(gè)波列中傳播速度最快、頻率最高,隨著源距增加,能量迅速衰減為最小;而橫波在各個(gè)波列中的傳播速度、頻率、能量分布在肖爾特波和縱波之間,且源距較小時(shí),不易識(shí)別。因而在淺海利用海底界面波對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。最后通過(guò)在海底介質(zhì)參數(shù)已知的情況下仿真得到的海底界面附近的地震記錄,結(jié)合海底界面上方的水聽器和界面下方的地震波傳感器,研究利用艦船等水中目標(biāo)在海底引起的地震波實(shí)現(xiàn)對(duì)水中目標(biāo)探測(cè)定位。
【圖文】：

- 8 -方用差分公式近似代替，這樣問(wèn)題就變?yōu)榱饲蠼獯鷶?shù)計(jì)算問(wèn)題。差分格式可以分為向前差分、向后差分、中心差分。如圖2.1為差分步長(zhǎng)和方向。圖2.1 差分步長(zhǎng)和方向示意圖Fig. 2.1 Differential step size and direction diagram（1）向前差分 =( + ) ( ) （2-9）（2）向后差分 =( ) ( ) （2-10）（3）中心差分=( + ) ( )2 （2-11）以上三種差分均可以由泰勒展開的方法獲得。例如從式（2-8）中提取出下式（2-12）：=1+1 （2-12）在對(duì)式（2-12）進(jìn)行有限差分離散時(shí)， 、 分別在 和 方向上進(jìn)行中心差分處理， 在時(shí)間上進(jìn)行中心差分處理，這樣的差分方式并不像我們所想象的那么簡(jiǎn)單，因?yàn)樵谝粋�(gè)二維坐標(biāo)系中，已經(jīng)限定了只有 和 兩分量方向，時(shí)間 不在二維坐標(biāo)系中，在仿真中，將 進(jìn)行離散化后，每次的 離散點(diǎn)都要求取一次 和的離散值

、 是由 、 和 進(jìn)行求取，而 、 和 又是由上一時(shí)間層的 、 進(jìn)行求取，因此為了能夠提高模擬計(jì)算的精度，應(yīng)力 、 和 在整數(shù)倍時(shí)間節(jié)點(diǎn)上求得，，速度 、 在半個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)上求得，如圖2.2表示速度、應(yīng)力計(jì)算順序。圖2.2 速度、應(yīng)力計(jì)算順序Fig. 2.2 Velocity and stress calculation sequence
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U674.7

【參考文獻(xiàn)】

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