内部填充流体的弹性壳体的声散射特性研究

论文摘要

水下弹性目标的声散射研究是水声工程中较为关注的问题,也是主动声呐探测和识别目标的基础。水下声呐目标常采用壳体结构,所以壳体的声散射研究长期以来一直是研究的热点,对壳体中有填充物时声散射研究也受到研究者的特别重视。本文主要研究内部填充的弹性壳体声散射,采用分离变量法结合边界条件导出平面波入射弹性球体及内部填充的弹性壳体的散射声场表达式。研究内容包括球体以及壳体声散射理论研究和实验测量。具体研究内容如下:1.给出了不同散射体(包括刚性球体,弹性球体,球壳,圆柱壳)对应的边界条件,并得出不同边界条件下散射系数。介绍了远场散射形态函数以及共振散射的概念,并给出数值计算结果。2.计算了不同球壳厚度和不同流体填充的球形散射体远场散射形态函数,分析了壳厚、频率和负载对形态函数的影响并计算了散射场的空间指向性图。3.给出圆柱壳体远场散射形态函数以及圆柱壳体散射场空间指向性图。4.进行了弹性壳体共振散射水池实验研究,分析了弹性球壳和圆柱壳的反向散射特性,验证了理论分析结果的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究内容及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 文献回顾
• 1.2.2 几种常用的研究方法
• 1.3 文章结构
• 第2章 球体声散射理论介绍
• 2.1 引言
• 2.2 固体中的声波动方程
• 2.2.1 固体的弹性系数切变应力和运动方程
• 2.2.2 速度势
• 2.2.3 球、柱坐标系中的算子表达式
• 2.3 刚性球体声散射
• 2.4 弹性球体声散射
• 2.4.1 弹性球体散射声场简正级数解
• 2.4.2 形态函数及散射截面积
• 2.4.3 散射谱中的共振模式及仿真计算
• 2.5 本章小结
• 第3章 内部填充的弹性壳体声散射理论
• 3.1 引言
• 3.2 内部填充的弹性球壳声散射
• 3.2.1 内部填充的弹性球壳散射声场简正级数解
• 3.2.2 内部填充的弹性球壳散射声场形态函数推导
• 3.2.3 绕数积分算法
• 3.2.4 仿真结果
• 3.3 内部填充的无限长弹性柱壳声散射
• 3.3.1 内部填充的无限长弹性柱壳散射声场简正级数解
• 3.3.2 边界条件
• 3.3.3 形态函数
• 3.3.4 仿真结果
• 3.4 本章小结
• 第4章 内部填充的弹性壳体声散射实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 内部填充的弹性壳体声散射实验
• 4.2.1 实验模型
• 4.2.2 实验概况
• 4.2.3 实验结果分析
• 4.3 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
• 附录A 弹性球体矩阵方程中的元素
• 附录B 弹性球壳矩阵方程中的元素
• 附录C 柱壳矩阵方程中的元素