耦合Galerkin简正波解的抛物方程方法水下声传播计算

研究水平变化的海洋环境下声传播的计算方法.把Galerkin方法的简正波解应用于耦合简正波抛物方程,可同时考虑海水和海底声场计算,对水平变化的海洋环境问题的数值计算表明,在包含海水和海底的声场计算中该方法的计算结果都具有较高的精度.

海面波浪对空气中声源激发的浅海声场的影响

耦合简正波方法被用于计算存在海面波浪时空中声源激发的浅海声场特性,该耦合方法采用波束位移射线简正波理论与水平分段耦合处理方法,声场计算时选取Pekeris型浅海模型,声源频率选为100Hz,高度为100m,水下接收器深度为30m,声源与接受器距离在5km内。计算表明:5m/s风速下风浪对接收到的平均声压和均方声压影响较小;10m/s风速下风浪将使接收到的平均声压下降约5dB,而接收到的均方声压则增加约1dB。

海水吸收对远距离水下声场计算的影响

低频声波在海水中短距离传播时,海水吸收对声场的影响几乎可以忽略。但是在实际传播中,传播距离可能达到数百甚至数千千米,此时海水吸收会对声场带来较大影响。在这种情况下,如果选用的水下声场计算程序忽略海水吸收,则远距离的声场计算结果会存在明显误差。分别比较了全反射理想波导和深海Munk声速剖面环境下几种常用声场计算模型的结果,验证了海水吸收对远距离声场计算的影响;然后通过给抛物方程RAM模型增加海水吸收,使RAM更加适用于远距离声场计算。给出的数值算例的计算结果显示,改进后的RAM模型得到的传播损失与已经包含了海水吸收的简正波模型COUPLE及波数积分模型SCOOTER给出的结果一致,表明改进后的RAM模型引入了正确的海水吸收,从而可以更精确处理远距离声传播问题。