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次声波在非均匀运动大气中非线性传播特性的研究

吕君 赵正予 周晨

次声波在非均匀运动大气中非线性传播特性的研究

吕君, 赵正予, 周晨
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  • 基于有限时域差分方法将大气中近似到二阶的非线性波动方程进行离散化,得到了数值模拟所采用的差分方程. 在此基础上,对线阵列辐射的脉冲声波在非均匀运动大气中的垂直和斜向传播进行了二维数值模拟,模拟了武汉地区(114:20E, 30:37N)在夏季和冬季UT=29000 s时开始传播的脉冲声波在不同时刻的声压分布. 模拟时通过采用Msise00和HWM93 两个大气模型,考虑了由于大气温度和密度变化以及大气风场存在所引起的大气不均匀性和运动性. 通过研究上述两季有风与无风条件下的声压差值pr,可以发现:风场对次声波在传播中声压分布的影响较大;由于不同季节和不同传播距离上有效声速的不同,导致了两季pr分布波形存在差异;风场对声波非线性传播的影响要远大于其对线性传播的影响.
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-10-26
  • 修回日期:  2011-01-03
  • 刊出日期:  2011-05-05

次声波在非均匀运动大气中非线性传播特性的研究

  • 1. 武汉大学电子信息学院,武汉 430079

摘要: 基于有限时域差分方法将大气中近似到二阶的非线性波动方程进行离散化,得到了数值模拟所采用的差分方程. 在此基础上,对线阵列辐射的脉冲声波在非均匀运动大气中的垂直和斜向传播进行了二维数值模拟,模拟了武汉地区(114:20E, 30:37N)在夏季和冬季UT=29000 s时开始传播的脉冲声波在不同时刻的声压分布. 模拟时通过采用Msise00和HWM93 两个大气模型,考虑了由于大气温度和密度变化以及大气风场存在所引起的大气不均匀性和运动性. 通过研究上述两季有风与无风条件下的声压差值pr,可以发现:风场对次声波在传播中声压分布的影响较大;由于不同季节和不同传播距离上有效声速的不同,导致了两季pr分布波形存在差异;风场对声波非线性传播的影响要远大于其对线性传播的影响.

English Abstract

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