海洋内波对声传播的影响

论文摘要

研究海洋环境对声传播的影响是海洋声学的基本任务之一。由于内波会改变海洋声速剖面，能够引起声信号起伏，因此，研究内波对声传播的影响是十分必要的。近些年来，已经建立起一些海洋内波模型和声传播模型，例如GM72，GM75，Kraken和FOR3D等。本论文利用抛物方程近似，FOR3D程序来研究内波对声传播的影响。本论文介绍了大洋线性内波和孤立子内波，并将其对海洋声速剖面产生的扰动进行了理论和模拟分析。根据海洋实验所获得的内波参数，模拟研究不同环境下了20Hz到1500Hz的声传播情况。通过分析发现内波会显著影响声传播损失，尤其在声源位置较浅且声源频率位于300Hz与1500Hz之间时。论文结果表明抛物方程近似具有精度高计算速度快等优点。它对研究内波存在情况下的声传播十分有效。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的目的与意义
• 1.2 国内外研究历史及现状
• 1.2.1 内波的研究历史及现状
• 1.2.2 内波对声传播影响的研究历史及现状
• 1.3 论文的结构安排
• 第2章 海洋内波简介及其对声速的扰动分析
• 2.1 海洋内波的分类和生成
• 2.2 界面内波
• 2.3 内波的特性
• 2.3.1 内波的恢复力
• 2.3.2 内波的频率
• 2.3.3 内波的角度
• 2.4 内波对声速产生的扰动分析
• 2.4.1 内波场与声速起伏的关系
• 2.4.2 线性内波的垂向结构
• 2.4.3 线性内波垂向位移的求解方法
• 2.4.4 孤立子内波垂向位移的求解方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 抛物方程及 FOR3D程序简介
• 3.1 波动方程理论简介
• 3.2 抛物方程与 FOR3D程序简介
• 3.2.1 二维抛物方程
• 3.2.2 三维抛物方程与 FOR3D算法
• 3.3 抛物方程对加入内波情况的解算分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 内波对声传播影响模拟分析
• 4.1 仿真模型与实验数据对比
• 4.2 内波对不同频率声波产生的影响分析
• 4.2.1 内波对不同频率声波产生影响的全声场伪色彩图对比
• 4.2.2 内波对不同频率声波产生影响的声传播损失对比
• 4.3 内波对不同深度声源发射声波的影响分析
• 4.4 内波移动对声传播产生的影响分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢