GRAB算法实现

论文摘要

研究声波在海洋中的传播规律是理解水声学现象的基础。现有的声场预报模型主要有两种:一种是与距离无关的声场模型,将海洋近似认为是水平分层介质;另一种是与距离有关的,适用于复杂的海洋环境的声场计算。高斯射线束(GRAB)是在1996年提出的声线理论模型,是一种与距离有关的声场建模方法,在某种程度上说是高斯束算法的一种近似。该模型允许声线具有一定宽度,也就是在深度上以声线为中心能量呈现高斯概率分布。本文通过bellhop程序包对GRAB进行了仿真研究。GRAB计算本征声线和传播损失非常简单,这样就得到很高的计算速度。根据自定义的海洋模型,包括声源频率、位置、传播距离、接收深度、声速等,就可以方便的计算传播损失。通过GRAB和标准声传播模型进行比较,检验了这种方法的计算精度和适应能力。最后本文给出了算例比较,并指出了算法的改进方向和应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概论
• 1.2 声传播模型简介
• 1.2.1 模型的分类
• 1.2.2 射线理论模型
• 1.3 高斯声线束（GRAB）算法简介
• 1.4 国内射线传播模型研究现状
• 1.5 本文的主要内容
• 第2章 射线模型和GRAB基本理论
• 2.1 射线声学的基本理论
• 2.1.1 声波的射线近似条件
• 2.1.2 程函方程
• 2.1.3 强度方程
• 2.2 高斯束（Gaussian beam）基本理论
• 2.2.1 垂直曲线坐标系
• 2.2.2 高斯束方程
• 2.2.3 初始条件的选取
• 2.3 GRAB的基本理论
• 2.3.1 GRAB的基本方程
• 2.3.2 GRAB中的近似值
• 2.3.3 边界问题处理
• 2.4 本章小结
• 第3章 GRAB算法程序
• 3.1 仿真研究简介
• 3.2 海洋环境输入
• 3.3 程序计算流程
• 3.4 本章小结
• 第4章 GRAB仿真结果
• 4.1 深海声场
• 4.2 浅海声场
• 4.3 多途的比较
• 4.4 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