风关海洋环境噪声理论模型
文献类型：学位论文
| 作者 | 林建恒 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2002 |
| 授予单位 | 中国科学院声学研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院声学研究所 |
| 关键词 | 风关噪声 远场 近场 简正波 射线 |
| 中文摘要 | 海洋环境噪声是水声信道的干扰背景场，任何声纳系统的设计和使用都要受海洋环境噪声的限制。海洋环境噪声在几十赫兹至20千赫频段内有两种主要的噪声源：风关噪声和远处航船噪声。航船噪声是几十赫兹至300赫兹的主要噪声源；而风关噪声是几百赫兹至20千赫频带内的主要环境噪声源。风关噪声模型的研究现状是：有的过于简单，考虑的环境参量太少；有的计算强度太大，不适合数值计算；有的物理意义不够清晰；本文将建立一物理意义明晰的、简化、快速的风关环境噪声数值预报模型，在确保一定精度前提下，提高数值计算的速度。此模型是现代化海战所急需的。每一个环境噪声模型都包含噪声源模型和传播模型两部分。目前流行的源模型有两种：一种是噪声源具有一定时空分布的动态模型，另一种是噪声源不随时间变化的静态模型。本文将采用后一种模型方式，即静态的偶极子连续源层模型。具体来说，假设统计相关特性己知的点噪声源随机均匀地分布在海面以下任意小深度的无穷大平面上，并假设海面为自由边界面，单极子噪声源将成为偶极子声源。论文在噪声的传播模型方面做了如下工作：风关噪声的传播满足基本的波动方程和特有的边界条件，由此得到格林函数的波数积分、简正波和射线三种表达式。噪声场势函数可以用格林函数表示。结合静态源模型，推导了风关环境噪声的互谱密度和垂直指向性函数表达式。为了便于数值计算，论文结合简正波方法取佩射线方法的各自优点，提出了对远场噪声源的贡献采用简正波方法和对近源采用射线方法的混合模型。考虑到近场对声速剖面不敏感的特点，做了均匀声速剖面的近似，不仅确保了一定的精度，而且大大提高了数值计算的速度。利用本文建立的模型计算一组参数，在普通的PHI计算机上运行时间仅为数分钟，而利用其他的模型在UNIX工作站上运行同样的参数往往需要几个小时。数值计算表明，我们得到的浅海环境噪声场强度和垂直指向性的预报结果与 T. C. Yang的工作和RAND工模型的结论基本一致。论文建立的风关海洋环境噪声理论模型的特色和创新点为：风关海洋环境噪声理论模型l）基于静态噪声源模型，从风关噪声传播需满足的基本波动方程出发，得到风关噪声场的表达式，并从该表达式中极为自然地将近处和远处的噪声源对噪声场的贡献分开，实现了对噪声场近、远场的统一标度，物理意义十分清晰。2）首次采用射线模型训·算噪声近场的贡献，并进一步用等声速代桥有垂直分布的声速剖面，而其他模型通常采用诸如SARFRI等快速场程序计算近场的贡献；本模型的计算时间比其他模型的计算时间缩短了2个数量级，精度并未有明显损失，适合工程需要。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-05-07 |
| 页码 | 74 |
| 源URL | [http://159.226.59.140/handle/311008/786]  |
| 专题 | 声学研究所_声学所博硕士学位论文_1981-2009博硕士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 林建恒. 风关海洋环境噪声理论模型[D]. 中国科学院声学研究所. 中国科学院声学研究所. 2002. |
入库方式： OAI收割
来源：声学研究所
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