舰船水下标量电位的混合建模研究

针对舰船水下电、磁场分布特征,提出对舰船水下标量电位进行混合建模研究,也就是以水下标量电位为线索,将舰船等效为水平电流线和几个离散的三分量电偶极子的组合,通过测量舰船下方某平面上的标量电位分布,拟合出混合模型中的未知参量.在实验室中进行了验模,结果表明该方法中待定参数少,实际测量容易进行,计算量小,模型稳定,比较适合用来对舰船水下静态电、磁信号进行模型研究.

存在垂直岸壁时舰船水下标量电位分布特征研究

为研究存在垂直岸壁海域中舰船水下标量电位的分布特征,首先采用水平直流电偶极子作为舰船电场等效场源,基于稳恒电场镜像理论,推导了垂直岸壁存在时水平直流电偶极子在海水区域中产生的标量电位分布表达式;然后,以此为基础,对垂直岸壁存在时舰船水下标量电位的分布特征进行了仿真分析。结果表明:垂直岸壁的存在并不改变舰船水下标量电位分布的整体趋势,但电导率小于海水的垂直岸壁会增大标量电位的绝对值,且岸壁电导率越小、场点距离岸壁越近,标量电位的绝对值增大越明显。最后,在实验室中模拟存在垂直岸壁的海域环境,实测了模拟场源下方某一深度平面上的标量电位分布,验证了理论推导和仿真分析结果的正确性。

海床倾斜水域潜艇水下标量电位分布特征分析

为探索潜艇处于复杂水域时水下标量电位的分布,将海床倾斜水域作为切入点,在利用镜像法推导出海床倾斜水域潜艇水下标量电位的分布表达式后,对水下电位的分布特征进行仿真分析,并与传统平行分层环境下电位分布进行对比。研究表明:海床倾斜水域潜艇水下电位分布特征明显,量值可观,可用于潜艇的探测与定位;小角度范围内,改变海床倾斜角度和海水电导率,所研究水域电位分布特征的区域性不变,其量值随海床倾斜角度增大呈线性增加,随海水电导率增大呈非线性衰减;相比于平行海床水域,海床倾斜时不存在电位为0的场点,且沿偶极矩方向的对称性丧失。研究结果为进一步研究更为复杂水域潜艇腐蚀相关电场的场分布问题奠定了基础。

竖直岸壁对舰船水下标量电位分布的影响研究

为研究竖直岸壁对舰船水下标量电位分布的影响,采用水平电偶极子作为舰船电场等效场源,基于稳恒电场镜像理论,推导了表征竖直岸壁对舰船水下标量电位分布影响的数学表达式;采用数值仿真的方法,就竖直岸壁对舰船水下标量电位分布的影响规律开展研究。结果表明:随岸壁、场点相对方位改变,竖直岸壁对标量电位的影响具有明显的方位指向性;与舰船航向平行的岸壁可使除舰船中横剖面外所有场点处的标量电位绝对值增加,且场点距离岸壁边界越近,其量值以及对称性受到影响越大。在实验室中模拟了同时存在四个方位竖直岸壁的海洋环境,实测模拟场源下方一定深度平面上的标量电位分布,通过和仿真结果的对比,验证了理论推导以及仿真研究结论的正确性。

舰船水下标量电位分布特征研究

为深入掌握舰船水下标量电位分布特征,以其基本模拟体——电偶极子为对象,着重对海洋环境电导率分布、源强度、测量深度、界面等因素对水平直流电偶极子所产生的水下标量电位的影响进行数值仿真分析和实验室测量研究。通过对比分析,表明:海洋环境电导率不影响水下标量电位的区域分布特征,但影响标量电位大小,海水电导率越小,标量电位的值越大,但并不是简单的反比关系;不同测量深度平面上标量电位的大小及其区域分布特征均有变化,场源深度差越小,标量电位越大,同时峰值点位置相对源点的水平偏离越小;标量电位的大小与电偶极子的偶极矩成正比;界面对标量电位的影响不可忽略,空气-海水界面的存在增强了水下标量电位。研究结果可为舰船水下电磁场的推演和预报、舰船结构的电磁隐身设计、水中兵器电磁引信设计提供参考。

基于混合模型的舰船腐蚀相关静态电、磁场

为研究舰船水下腐蚀相关静态电场、磁场的分布特征,提出了以舰船水下标量电位为线索,对舰船进行混合建模,即将舰船等效为水平电流线和离散三分量电偶极子的组合,通过测量舰船下方某平面上的标量电位分布,对混合模型中的未知结构参量进行拟合,以建好的混合模型为基础对舰船水下腐蚀相关静态电、磁场进行研究.在实验室中模拟海洋环境,利用1∶100船模对建模方法进行了验证,并以建好的混合模型为基础,计算了船模水下腐蚀相关静态电、磁场的分布特征.实验结果表明混合模型结构简洁、实测数据量小、建模计算量小、模型稳定,比较适合用于舰船腐蚀相关静态电、磁场分布特点的研究.