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基于指向性点源等效的深海弹性目标声散射预报方法研究
| 论文题名： | 基于指向性点源等效的深海弹性目标声散射预报方法研究 |
| 关键词： | 深海波导;弹性目标;声散射预报;指向性点声源 |
| 摘要： | 目前，声散射问题通常都是自由场中进行分析，考虑到弹性目标结构与复杂海洋环境及边界的耦合作用，声散射严格解往往难以给出，一般都要进行很大程度的简化。本文针对深海条件下弹性目标结构的耦合声散射问题进行了研究。 本文通过将复杂弹性目标的声散射等效为一个指向性点声源声场，提出了一种深海信道下目标声散射的快速预报方法。在深海条件下，忽略海面对弹性目标表面阻抗特性的影响，通过自由场环境下的声散射有限元仿真，将其散射场等效为一个指向性点声源的辐射场，然后将该指向性点源置于海洋环境下，利用射线声学方法，计算出海洋环境下的散射声场分布。 指向性点源等效理论的核心问题在于对远场的散射声场进行指向性点源等效。本文利用多个不同模型，考虑等效位置、分解面位置、界面影响、声速梯度等多个因素，分析得到了指向性点源等效方法的适用性。结果表明:指向性点源等效位置选择必须是在远场等效;分解面位置的选择对方法影响很小;波导界面对散射声场影响较大，当界面足够远时，声场计算结果较为准确;对比不同声速梯度模型散射声场，结果表明声速梯度对方法计算散射声场影响很小;与直接使用有限元法计算散射声场相比，该方法的计算能力和计算速度具有明显的优势。因此，可以说明本文提出的指向性点源等效方法具有良好的准确性、稳定性和高效性。 进一步地，本文使用指向性点源等效方法对单层壳潜艇模型、双层壳潜艇模型以及带有覆盖层的潜艇模型在深海波导中的散射声场进行了计算。研究了不同入射方向、不同潜深的情况下，三种潜艇模型的散射声场的空间分布特性。最后本文通过试验说明了本文提出的数值方法的有效性，并给出了目标强度规律。 |
| 作者： | 刘金鹏 |
| 专业： | 水声工程 |
| 导师： | 张超 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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