表面破碎波將空氣卷入海水中,在海表形成氣泡層。氣泡是海水中主要的散射體之一,氣泡會對聲波造成散射和衰減,影響聲波在海水中的傳播。同時(shí),氣泡生成或振動時(shí)產(chǎn)生的聲音是海洋環(huán)境噪聲的重要來源之一。另外海表及次表層氣泡在物理海洋學(xué)研究中也有重要的作用,會影響海氣之間的熱量交換。因此,海表氣泡分布的研究對聲傳播和海洋環(huán)境噪聲的研究有十分重要的意義。研究氣泡的方法主要有聲學(xué)方法和光學(xué)方法,本文采用聲學(xué)方法進(jìn)行氣泡分布反演研究。首先分析了氣泡的聲學(xué)特性,推導(dǎo)了氣泡分布和聲衰減之間的關(guān)系公式,并總結(jié)分析了利用聲數(shù)據(jù)反演氣泡分布的方法——Medwin共振估計(jì)法。當(dāng)氣泡半徑較大時(shí),Medwin共振估計(jì)法在反演氣泡分布時(shí)存在一定反演誤差,在高空隙率時(shí),共振估計(jì)反演的氣泡分布偏離真實(shí)氣泡分布。對此,本文在其反演過程中分別對低空隙率和高空隙率情況下進(jìn)行了改進(jìn),引入聲速修正和Andreeva-Weston（AW）模型修正。由數(shù)值模擬處理結(jié)果可見,改進(jìn)的共振估計(jì)法能夠得到更準(zhǔn)確的氣泡分布。通過實(shí)驗(yàn)室測量的聲數(shù)據(jù),運(yùn)用改進(jìn)的共振估計(jì)法反演得到氣泡分布,并對電解法產(chǎn)生氣泡實(shí)驗(yàn)的反演結(jié)果,與通過光學(xué)方法測得的氣泡半徑范圍... 

【文章來源】：中國海洋大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

氣泡受到入射聲波作用

根據(jù)（2.1.17）式，在低頻段（af << f），散射截面服從瑞利分布2 44 ( / )s aσ =πa f f頻段（af >> f，并且 ka << 1），得到24sσ =πa散射截面與頻率無關(guān)等于氣泡幾何截面的四倍。 實(shí)際狀態(tài)下氣泡對聲波的散射和吸收第一節(jié)中討論了理想狀態(tài)下的氣泡對聲波的散射，即只考慮輻射阻尼的本節(jié)將討論實(shí)際狀態(tài)下的氣泡對聲波的影響，將水氣之間的熱交換阻尼、圖 2.3 氣泡散射截面/幾何截面與ka的關(guān)系

3.3.1 聲速修正在上一節(jié)數(shù)值模擬中，低空隙率與高空隙率情況相比，由共振估計(jì)得到的泡分布與假定的氣泡分布基本吻合，但是低空隙率下仍然有偏差，將圖 3.1 低隙率處截取半徑在 8~15μm 范圍內(nèi)的氣泡分布，放大如圖 3.5 可以看出，共振計(jì)得到的氣泡分布在小半徑處與理論值仍舊有偏差。這一小節(jié)將對其進(jìn)行修


本文編號：2919087