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三维绝热简正波-抛物方程理论及应用

秦继兴 Katsnelson Boris 彭朝晖 李整林 张仁和 骆文于

三维绝热简正波-抛物方程理论及应用

秦继兴, Katsnelson Boris, 彭朝晖, 李整林, 张仁和, 骆文于
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  • 复杂海域通常存在环境参数的水平变化, 这会导致声波在传播过程中发生水平折射, 呈现出三维效应. 利用绝热简正波-抛物方程理论进行三维声场建模, 在垂直方向上使用标准简正波模型KRAKEN求解本征值和本征函数, 水平方向上使用宽角抛物方程模型RAM求解简正波幅度. 该模型物理意义清晰, 计算效率高, 但由于忽略了各号简正波之间的耦合, 只适用于环境参数水平变化缓慢的问题. 使用该模型分析了内波环境和大陆架楔形波导中的声波水平折射现象, 结果表明, 声波的水平折射将水平平面分为不同区域, 每个区域内的声场结构明显不同. 此外, 声强在水平平面内的分布与声源频率和简正波号数有关, 这种依赖关系是导致声信号频谱变化、波形畸变以及声场时空扰动的主要原因.
      通信作者: 秦继兴, qjx@mail.ioa.ac.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11434012, 41561144006, 11174312)和海洋公益性行业科研专项经费(批准号: 201405032) 资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-18
  • 修回日期:  2015-10-20
  • 刊出日期:  2016-02-05

三维绝热简正波-抛物方程理论及应用

  • 1. 中国科学院声学研究所, 声场声信息国家重点实验室, 北京 100190;
  • 2. Department of Marine Geosciences, School of Marine Sciences, University of Haifa, Haifa 31905;
  • 3. 中国科学院声学研究所, 南海研究站, 海口 570105
  • 通信作者: 秦继兴, qjx@mail.ioa.ac.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11434012, 41561144006, 11174312)和海洋公益性行业科研专项经费(批准号: 201405032) 资助的课题.

摘要: 复杂海域通常存在环境参数的水平变化, 这会导致声波在传播过程中发生水平折射, 呈现出三维效应. 利用绝热简正波-抛物方程理论进行三维声场建模, 在垂直方向上使用标准简正波模型KRAKEN求解本征值和本征函数, 水平方向上使用宽角抛物方程模型RAM求解简正波幅度. 该模型物理意义清晰, 计算效率高, 但由于忽略了各号简正波之间的耦合, 只适用于环境参数水平变化缓慢的问题. 使用该模型分析了内波环境和大陆架楔形波导中的声波水平折射现象, 结果表明, 声波的水平折射将水平平面分为不同区域, 每个区域内的声场结构明显不同. 此外, 声强在水平平面内的分布与声源频率和简正波号数有关, 这种依赖关系是导致声信号频谱变化、波形畸变以及声场时空扰动的主要原因.

English Abstract

参考文献 (38)

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