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

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