本文關(guān)鍵詞：高散射強度低頻散射體的研究

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【摘要】：當前探測潛艇的主要手段之一是主動聲吶探測。為了保證潛艇的隱蔽,布放干擾散射體以干擾主動聲吶工作是一種有效的手段。為增加探測的距離并減少干擾,目前主動聲吶的工作頻段主要在數(shù)百到數(shù)千赫茲內(nèi)。在如此低頻條件下,常規(guī)尺寸與材質(zhì)的物體的散射強度非常低,與大尺寸的潛艇的散射強度差距很大,無法形成對主動聲吶有效的干擾。本文基于水中氣泡在低頻條件下共振的原理,分析了空氣柱體在水中的散射特性,指出其在低頻條件下具有較高的散射強度。本文同時分析了多個空氣柱體存在時其散射聲場的分布與散射強度的變化規(guī)律,并研究了充氣柱體表面材質(zhì)對其散射強度的影響。最后,本文對充氣柱體及其陣列的散射強度進行了測量,證明了其在低頻條件下具有較高的散射強度。論文第二章首先利用邊界條件推導(dǎo)了無限長剛性及空氣柱體的散射聲場級數(shù)解,并對比了兩種柱體的反向散射強度曲線,證明了空氣柱體在低頻條件下存在共振峰,且其散射強度遠高于剛性柱體。接下來本章將無限長柱體散射聲場級數(shù)解修正為了有限長柱體,并計算了其反向散射強度,同時提出了一種估算有限長柱體散射強度的高通模型。在第二章最后本文研究了氣泡共振的原理,并采用Kirchoff積分方法推導(dǎo)了球狀與橢球狀氣泡的共振頻率。論文第三章研究了多個柱體存在時的散射聲場分布。本章同樣基于邊界條件,利用第一類Hankel函數(shù)的坐標變換公式,構(gòu)建了任意分布平行柱體的散射聲場系數(shù)矩陣,通過求解線性方程組,得到了柱體陣列的散射聲場分別,為分析其散射強度提供了理論基礎(chǔ)。論文第四章對理論分析中的柱體進行了建模,采用的軟件是LMS Virtual Lab12。首先構(gòu)建剛性柱體模型驗證有限元算法的正確性。隨后建立了空氣柱體陣列有限元模型,對其在平面波入射下的散射強度進行了仿真計算。最后本章研究了不同表面材料對柱體散射強度的影響,建立了包含表面材料特性的充氣柱體模型。論文第五章對充氣柱體的散射強度進行了實際測量。實驗中充氣柱體內(nèi)徑為9mm,外徑為12mm。本章中首先介紹了實驗原理及儀器,詳細闡述了實驗過程。隨后使用Matlab軟件對實驗的三個階段的數(shù)據(jù)進行了處理與分析,并重點分析了實驗中存在的誤差因素。實驗最終結(jié)果證明充氣柱體在低頻條件下具有較高的散射強度,且由多個柱體構(gòu)成的充氣柱體陣列的散射強度更高,由8根0.5米長柱體構(gòu)成的直線陣列的最大反向散射強度為0.45d B,符合理論預(yù)期。
【關(guān)鍵詞】：低頻 高散射強度 充氣柱體 陣列散射
【學位授予單位】：中國艦船研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U666.7
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 高散射強度低頻散射體研究現(xiàn)狀10-15
• 1.3 本文研究內(nèi)容15-17
• 第二章 柱體散射特性理論分析17-41
• 2.1 無限長柱體散射特性17-24
• 2.2 變型柱體法推導(dǎo)有限長柱體的近似散射特性24-30
• 2.3 有限長柱體近似算法30-34
• 2.4 水中空氣腔體共振頻率分析34-39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 第三章 平行柱體陣列散射理論分析41-49
• 3.1 任意分布平行柱體陣列散射理論分析41-43
• 3.2 不同結(jié)構(gòu)柱體陣列散射聲場分布43-47
• 3.3 本章小結(jié)47-49
• 第四章 散射體有限元建模與仿真49-67
• 4.1 聲學有限元算法理論50-54
• 4.1.1 古典聲學方程的離散化50-51
• 4.1.2 有限元求解散射聲場的方法51-54
• 4.2 有限元算法驗證54-58
• 4.3 空氣柱體直線陣列散射強度計算58-62
• 4.4 充氣柱體表面材質(zhì)對反向散射強度曲線的影響研究62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 第五章水池實驗及數(shù)據(jù)處理67-87
• 5.1 實驗原理67-68
• 5.2 實驗系統(tǒng)與步驟68-72
• 5.2.1 實驗系統(tǒng)構(gòu)成與儀器68-69
• 5.2.2 實驗步驟69-72
• 5.3 實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析72-85
• 5.3.1 單根充氣軟管實驗數(shù)據(jù)處理72-77
• 5.3.2 充氣軟管直線陣列反向及側(cè)向散射強度數(shù)據(jù)處理77-80
• 5.3.3 充氣軟管直線陣列反向散射強度隨陣列角度變化的關(guān)系80-82
• 5.3.4 實驗誤差分析82-85
• 5.4 本章小結(jié)85-87
• 第六章 總結(jié)87-89
• 致謝89-91
• 參考文獻91-95
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文95

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 魏克難;李威;雷明;柴應(yīng)彬;;基于耦合邊界元法的水下目標低頻聲散射特性[J];艦船科學技術(shù);2014年10期

2 王勇;林書玉;莫潤陽;張小麗;;含氣泡液體中氣泡振動的研究[J];物理學報;2013年13期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉孝斌;流體中彈性球殼聲散射研究[D];中國海洋大學;2009年

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本文編號：744189