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潜艇运动产生的内波与潜艇尾迹的SAR遥感仿真
| 论文题名： | 潜艇运动产生的内波与潜艇尾迹的SAR遥感仿真 |
| 关键词： | 潜艇;内波;湍流;遥感仿真;合成孔径雷达 |
| 摘要： | 本文以理论分析为基础，深入研究了潜艇运动产生的内波以及湍流尾流演化特性，从机理上研究了内波、湍流对表面毛细重力波的调制作用，建立了三维运动物体产生的内波、湍流尾迹的合成孔径雷达遥感仿真模型，通过计算机仿真，分析不同遥感参数对雷达反射截面的影响，以及潜艇尾迹的可探测条件。本文是遥感探测水下运动潜体的前期基础性研究，具有重要的实际意义。 论文首先从流体动力学基本方程出发，根据线性理论，分析运动点源产生的内波，完整给出了点源内波的理论模型。采用源汇分布法分析了潜艇运动产生的内波，给出了内波速度场的计算方法。该模型的主要特点是考虑了线性自由面边界条件，在计算内波速度场的同时还能够计算潜艇运动产生的尾迹波高分布。利用该点源内波模型获得的理论结果与模型实验结果相比，具有较好的一致性。 然后根据湍流边界层理论和推进理论，给出了尾流湍流平均速度的计算方法。在无动量湍流尾流的模型实验基础上，提出了潜艇尾流几何尺度的预报方法，分析了潜艇湍流尾流的演化特性，讨论了湍流尾流能够扩展到海面的条件。 最后从三维水动力模型出发，同时考虑表面流速度对毛细重力波的调制和湍流对毛细重力波的调制，使用全谱海洋遥感模式，建立了潜艇内波、湍流尾迹的合成孔径雷达遥感仿真模型。该模型的特点是考虑了湍流对毛细重力波的影响，在毛细重力波的波作用量谱密度方程中，以添加湍流源函数的形式考虑湍流的调制作用。表面流的流场被近似看作是波致流场与尾流湍流场的叠加，湍流考虑了尾流速度剪切生成的湍流和海洋内波混合生成的湍流。湍流源函数的计算利用考虑海洋内波混合的湍流к-ε模式，并且使用Nasmyth海洋湍流普适谱。仿真分析表明，湍流对毛细重力波具有重要的调制作用。 |
| 作者： | 徐世昌 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 姚熊亮 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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