水下扁平阻抗结构衍射声场建模与计算(英文)

运用一致性几何衍射理论对水下扁平阻抗结构的衍射声场计算进行了理论建模与分析,并通过数值仿真讨论分析了水下扁平结构衍射声场分布与不同衍射类型、收发方式、结构表面阻抗特性、入射声波性质等几何特性和声学特性间的影响关系。其中,首次考虑了尖端衍射贡献影响,并重点分析了尖端衍射和结构表面阻抗特性在不同条件下对总的衍射声场作用规律和影响程度等。最后为验证上述理论模型和计算方法的正确性和可靠性,还与水下钢板散射声场分布实验测试结果进行了对比分析。研究结果表明:(1)考虑尖端衍射贡献影响使得上述模型更加完整,计算精度得到有效提高,且尖端衍射影响程度与入射声波频率、收发张角、结构表面阻抗特性以及声源、接收场点和结构的空间相对几何位置等因素有关;(2)结构两侧表面阻抗特性的影响规律和程度存在差异。其中,面向声源一侧的结构表面复反射系数幅值和背向声源一侧结构表面的复反射系数相角对结构衍射声场分布强度的影响尤为明显。这些对水下目标强度估计、自由场材料声学测试和衍射效应抑制技术研究等具有理论指导意义和工程应用价值。

水下扁平结构散射声场计算研究

出于拓展计算频域宽度角度考虑,该文提出一种基于积分方程法和几何衍射法为理论基础的可覆盖水声全部工作频段的水下扁平目标散射声场的宽频域混合计算模型,并以矩形钢板为目标,对其在不同声波入射角度条件下的水下散射声场频域分布开展了定量研究与讨论分析,并得出:两种方法在所求解频域内的计算结果均互为补充,在中频段吻合程度较好,吻合频点与收发位置和结构的几何配置等因素有关;散射声场频域分布特征与各成分波间的相干作用有关。此外,对于钢板这类表面接近刚性的水下结构而言,镜向散射强度普遍强于前向散射。这表明,上述宽频域混合计算模型是可行的和可靠的,求解频域宽度和精度均得到有效改善,这对水下目标散射强度估计和自由场材料声学测试与评估等领域具有重要意义。