空气中快速运动声源水下声场的波数积分模型 被引量：12

1

作者 张翼鹏 马远良 《应用声学》 CSCD 北大核心 2007年第2期74-82,共9页

本文采用二维波数积分,对空气中高速运动声源激发的水下声场进行建模。针对二维波数积分计算声场时域解计算量大的问题,提出一种快速计算方法。用本文提出的方法,对深海和浅海情况下,空气中高速运动单频点声源激发的水下声场进行了计算... 本文采用二维波数积分,对空气中高速运动声源激发的水下声场进行建模。针对二维波数积分计算声场时域解计算量大的问题,提出一种快速计算方法。用本文提出的方法,对深海和浅海情况下,空气中高速运动单频点声源激发的水下声场进行了计算和仿真。计算结果表明:在深海,水下接收信号的幅度和瞬时频率随时间发生变化;接收器深度、接收器与声源运动轨迹的最小距离对接收信号的变化快慢有较大影响,而声源高度的影响较小;在浅海中,接收信号呈现快速的幅度起伏,明显的多普勒频移和大的频率展宽效应。与简正波方法相比,本文方法主要适用于近场计算,而简正波方法适用于远场。另外,当声源频率较高时,二维波数积分方法的计算量将迅速增大。 展开更多

关键词 运动声源 波数积分 空气声透射入水

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声场波数积分最大截止波数自动选取算法 被引量：1

2

作者 刘巍 肖汶斌 +2 位作者 程兴华 王勇献 张理论 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期177-181,共5页

为了提高声场波数积分传递函数矩阵法的计算稳定性与精确性,提出基于预估-校正思想的最大截止波数自动选取算法,具有简单可靠、附带计算量小的优点。自由空间球面波算例测试结果表明,传递函数自下而上(单向)求解顺序的计算稳定性相对较... 为了提高声场波数积分传递函数矩阵法的计算稳定性与精确性,提出基于预估-校正思想的最大截止波数自动选取算法,具有简单可靠、附带计算量小的优点。自由空间球面波算例测试结果表明,传递函数自下而上(单向)求解顺序的计算稳定性相对较差,在声源上方易出现积分核函数非物理发散,需要在不同深度上采用不同的截止波数才能计算出正确结果;而上下对进(双向)求解顺序的计算稳定性与计算精度均较高。 展开更多

关键词 水声传播 波数积分 截止波数 计算稳定性

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基于波数积分的水声传播建模实现方法研究 被引量：3

3

作者 姚万军 《应用声学》 CSCD 北大核心 2008年第4期288-293,共6页

研究了基于波数积分的水声传播建模数值实现方法,利用局部系数矩阵的映射,建立了全局系数矩阵,分析了保持数值稳定性的方法。用FFP方法实现了数值积分,并讨论了实现过程中的一些细节。结合仿真实例与基于简正波的模型KrakenC和Kraken的... 研究了基于波数积分的水声传播建模数值实现方法,利用局部系数矩阵的映射,建立了全局系数矩阵,分析了保持数值稳定性的方法。用FFP方法实现了数值积分,并讨论了实现过程中的一些细节。结合仿真实例与基于简正波的模型KrakenC和Kraken的计算结果进行了比较分析。结果表明,波数积分方法在近场计算时更为准确,同时还具有容易扩展到复数域计算衰减的问题、容易求解粘弹性介质中声场的特点。 展开更多

关键词 水声传播建模 波数积分 FFP

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一种基于波数积分方法的线源声场计算方法 被引量：5

4

作者 于晓林 骆文于 +1 位作者 杨雪峰 张仁和 《声学技术》 CSCD 北大核心 2017年第5期415-422,共8页

提出了在Pekeris波导条件下,一种基于波数积分方法的线源声场中的稳定数值计算方法。通过对深度格林函数中上行波与下行波的归一化,得到稳定的系数矩阵,从而求得格林函数的解析解。对深度格林函数进行模式展开,验证了该方法得到的深度... 提出了在Pekeris波导条件下,一种基于波数积分方法的线源声场中的稳定数值计算方法。通过对深度格林函数中上行波与下行波的归一化,得到稳定的系数矩阵,从而求得格林函数的解析解。对深度格林函数进行模式展开,验证了该方法得到的深度格林函数解析解的准确性。结合仿真实例,将该方法得到的波数积分模型与传统简正波模型KRAKENC的结果进行比较,结果显示,当某号简正波的波数与海底波数接近时,KRAKENC计算不出该号简正波,会导致KARKENC的计算结果不准确,而波数积分方法可以很好地解决该问题。因此,提出的方法可以作为Pekeris波导中线源激发声场的标准模型。 展开更多

关键词 线源问题 波数积分 稳定性解法

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一种可稳定计算负跃层浅海环境下声场的波数积分方法 被引量：1

5

作者 于晓林 许伟杰 +1 位作者 杨春梅 骆文于 《声学技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期497-504,共8页

提出了一种可以稳定计算负跃层浅海环境中声场的波数积分方法,通过对艾里(Airy)函数的归一化,得到了声源位于水体不同层中的系数矩阵,该系数矩阵是无条件稳定的。结合仿真实例,将该方法的计算结果与Airy函数未作归一化得到的计算结果进... 提出了一种可以稳定计算负跃层浅海环境中声场的波数积分方法,通过对艾里(Airy)函数的归一化,得到了声源位于水体不同层中的系数矩阵,该系数矩阵是无条件稳定的。结合仿真实例,将该方法的计算结果与Airy函数未作归一化得到的计算结果进行比较,结果显示,当Airy函数未作归一化时,在某些情况下不能保证深度格林函数的足够收敛性,而该方法可以很好地解决该问题。同时将该方法的计算结果与简正波模型KRAKENC的计算结果进行对比,结果表明,文中提出的数值计算模型可以作为负跃层浅海环境中声场计算的有效补充。 展开更多

关键词 负跃层浅海 波数积分方法 稳定模型

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声场波数积分截断波数自适应选取方法 被引量：1

6

作者 李承帮 江鹏飞 +2 位作者 孙军平 衣雪娟 林建恒 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第4期533-540,共8页

在采用波数积分法进行声场计算的过程中,需要选取合适的积分截断波数,文章提出一种应用于流体介质中宽带声场波数积分计算的截断波数自适应选取方法。首先根据波数域格林函数的衰减特性构造一个数学模型,然后利用卡尔曼滤波器对该数学... 在采用波数积分法进行声场计算的过程中,需要选取合适的积分截断波数,文章提出一种应用于流体介质中宽带声场波数积分计算的截断波数自适应选取方法。首先根据波数域格林函数的衰减特性构造一个数学模型,然后利用卡尔曼滤波器对该数学模型的拟合参数进行跟踪和预测,最后根据预测的模型参数计算截断波数。仿真试验结果表明,该方法实现了给定精确度下的积分截断波数自适应选取,能够克服现有方法不能兼顾低频段精确度和高频段计算量的问题,并且不会引入太多额外的计算量。 展开更多

关键词 声场计算 波数积分 自适应 截断波数 海洋声学

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声场波数积分方法和数值计算 被引量：1

7

作者 曾娟 郭圣明 陈耀明 《声学技术》 CSCD 2004年第z1期65-67,共3页

本文采用Schmidt的直接全局矩阵法(DGM)计算格林函数,实现声场波数积分法的数值计算,DGM最重要的优点是无条件的数值稳定性.声场数值计算例说明,波数积分法特别适用弹性海底和高斯波束声传播和反射系数的研究,物理图像清晰,物理现象一... 本文采用Schmidt的直接全局矩阵法(DGM)计算格林函数,实现声场波数积分法的数值计算,DGM最重要的优点是无条件的数值稳定性.声场数值计算例说明,波数积分法特别适用弹性海底和高斯波束声传播和反射系数的研究,物理图像清晰,物理现象一目了然. 展开更多

关键词 波数积分法 直接全局矩阵法 弹性海底 高斯波束

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一种预报水下振动结构噪声跨介质传播的波数积分叠加方法

8

作者 吴绍维 朱新强 +3 位作者 向阳 邓海华 张琳 漆琼芳 《振动与冲击》 2025年第18期315-325,共11页

基于波叠加和波数积分理论,提出了一种预报水下振动结构辐射噪声跨弹性海底传播的波数积分叠加方法。在该方法中,采用波数积分理论中位移势格林函数解析表达波叠加法中自由场空间格林函数形式的等效源来满足信道边界条件,并对等效源强... 基于波叠加和波数积分理论,提出了一种预报水下振动结构辐射噪声跨弹性海底传播的波数积分叠加方法。在该方法中,采用波数积分理论中位移势格林函数解析表达波叠加法中自由场空间格林函数形式的等效源来满足信道边界条件,并对等效源强度进行了理论修正,结构辐射的水声和地震波两种跨介质波由一组位于其内部的等效源线性叠加计算,无需对场空间进行截断和网格离散化处理。研究了该方法的计算性能,采用数值算例对该方法的有效性进行了验证。结果表明,该方法能精确预报噪声和地震波两种跨介质物理波场,具有良好的计算稳定性和收敛性。 展开更多

关键词 波叠加 波数积分 噪声 地震波 跨介质

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基于波数域积分的人体表面微波三维成像算法研究 被引量：13

9

作者 谭维贤 洪文 +1 位作者 王彦平 吴一戎 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第11期2541-2545,共5页

该文给出了人体表面微波3维成像所需要满足的采样准则,提出了基于波数域积分3维成像处理方法,该方法通过在给定距离单元上沿波传播方向上的波数域积分代替了复杂的3维STOLT插值。通过计算机仿真给出了由点目标组成的人体模型的3维重建图... 该文给出了人体表面微波3维成像所需要满足的采样准则,提出了基于波数域积分3维成像处理方法,该方法通过在给定距离单元上沿波传播方向上的波数域积分代替了复杂的3维STOLT插值。通过计算机仿真给出了由点目标组成的人体模型的3维重建图像,利用通用仪器构建的人体微波3维成像实验系统开展童装模特的微波暗室Ka波段3维成像实验,验证了成像处理方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 微波成像 波数域积分3维成像算法 人体微波3维成像

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提高近场精度的海洋声学快速场改进模型 被引量：3

10

作者 刘巍 肖汶斌 +2 位作者 程兴华 王勇献 张理论 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期168-174,共7页

为了提高海洋声学快速场模型在近场区域的计算精度,分析了影响经典快速场模型精度的因素,主要包括Bessel函数近似、忽略内行波项以及在水平距离最远处波数采样率过低,这些因素导致快速场模型近场误差较大、远场水平距离最远处结果不正确... 为了提高海洋声学快速场模型在近场区域的计算精度,分析了影响经典快速场模型精度的因素,主要包括Bessel函数近似、忽略内行波项以及在水平距离最远处波数采样率过低,这些因素导致快速场模型近场误差较大、远场水平距离最远处结果不正确(计算结束后需要去除水平距离后段的声场)。提出能够提高经典快速场模型近场计算精度的改进模型,改进部分主要是采用保留内行波项的近似Bessel函数,再将近场上下两个基于声源点与对称轴的三角形区域用波数积分解(使用精确Bessel函数)覆盖。算例测试结果表明:与经典快速场模型相比,改进模型可在绝对时间增加较少的情况下,显著提高近场计算精度,综合性能更优;与波数积分法相比,改进模型在误差为同量级的情况下,积分时间大幅降低,实际应用价值更高。 展开更多

关键词 海洋声学 快速场 波数积分

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计算线源响应的广义反射透射系数矩阵方法 被引量：2

11

作者 刘鹏程 姚振兴 《地球物理学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 1994年第A02期362-371,共10页

本文给出了一种迅速有效地计算成层介质中线源综合地震图的方法．推导了平面内Ｐ－ＳＶ波在成层介质中的反射透射系数矩阵及线复的震源系数，并由此得到线源响应被积函数的表达式；通过在有限和半无限区域内分别将被积函数展成不同多项... 本文给出了一种迅速有效地计算成层介质中线源综合地震图的方法．推导了平面内Ｐ－ＳＶ波在成层介质中的反射透射系数矩阵及线复的震源系数，并由此得到线源响应被积函数的表达式；通过在有限和半无限区域内分别将被积函数展成不同多项式的线性组合，获得了波数积分的解析表达式．数值算例表明，当震中距大于１０ｋｍ以后，这种积分方法的速度逐步快于离散有限波数法． 展开更多

关键词 线源 反射透射系数 波数积分 矩阵法 震源 地震

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有限波束作用下掩埋球体的散射声场计算

12

作者 雷波 马远良 杨坤德 《应用声学》 CSCD 北大核心 2007年第6期367-374,共8页

计算并分析了海底掩埋物体的三维散射声场。采用"等效垂直线列阵"方法来进行有限波束的建模,并将浅海波导中点声源散射声场的波数积分计算方法,推广到有限波束作用下海底掩埋物体的散射场计算,本文导出了物体位于沉积层中的... 计算并分析了海底掩埋物体的三维散射声场。采用"等效垂直线列阵"方法来进行有限波束的建模,并将浅海波导中点声源散射声场的波数积分计算方法,推广到有限波束作用下海底掩埋物体的散射场计算,本文导出了物体位于沉积层中的散射声场计算公式。计算结果表明,在波导中垂直面内的散射声场,与沉积层中点源形成的声场非常相似;当距离较远时,散射声波呈柱面波衰减。文章还分析利用海面反射以提高散射能量的可能性,表明波束指向性及波束宽度对散射声场有较大影响。 展开更多

关键词 掩埋物体 散射 有限波束 波数积分

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海底地声参数对浅海低频声传播的影响

13

作者 颜冰 龚沈光 周伟 《船海工程》 北大核心 2007年第2期61-64,共4页

用分层介质中点声源激发声场的积分表示法得到海水中声源外任意一点的声场表达式,用波数积分的数值计算方法得到声场传播在距离上的传播损失,针对不同的海底沉积物参数进行了声场的仿真计算和分析,得出浅海低频声传播的基本规律和特点。

关键词 沉积物 传播损失 切变波 波数积分

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F湖水声场FFP建模研究 被引量：3

14

作者 崔国平 李志舜 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2002年第6期12-15,共4页

近年来,水声场建模取得了长足的进展,发展了多种算法,波数积分是其中一种典型方法.本文探讨了该方法在F湖特定环境下应用的可行性.文章首先介绍了F湖典型声学环境特征-声速剖面、湖面、湖底条件,并给出了F湖声速的一种经验计算公式以及... 近年来,水声场建模取得了长足的进展,发展了多种算法,波数积分是其中一种典型方法.本文探讨了该方法在F湖特定环境下应用的可行性.文章首先介绍了F湖典型声学环境特征-声速剖面、湖面、湖底条件,并给出了F湖声速的一种经验计算公式以及夏季和冬季的一组典型声速剖面.描述了波数积分问题的表示,推导了一种快速数值计算方法,对应用中应注意的问题作了补充说明.最后用本文提出的方法在F湖两个典型声速剖面下进行了计算机仿真,并对仿真结果作了分析.初步研究结果表明,该方法在F湖是有效的. 展开更多

关键词 水声场 模拟 波数积分

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Pekeris波导环境中的水下运动声场仿真研究 被引量：2

15

作者 姚舟磊 于晓林 许伟杰 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第6期718-725,共8页

对Pekeris波导环境中水下运动声源的声场进行了研究。将Pekeris波导中数值稳定的波数积分解和一维近似的波数积分方法运用于求解运动声源的声场。推导了运动声源声场的二维波数积分表达式,给出一维近似解,并在计算深度格林函数时引入数... 对Pekeris波导环境中水下运动声源的声场进行了研究。将Pekeris波导中数值稳定的波数积分解和一维近似的波数积分方法运用于求解运动声源的声场。推导了运动声源声场的二维波数积分表达式,给出一维近似解,并在计算深度格林函数时引入数值稳定的计算方法。在仿真实验中,首先在自由空间条件下验证了一维近似的波数积分方法的准确性;再结合Pekeris波导中数值稳定的波数积分方法来分析运动声源的声场特性。通过改变波导和声源、接收器条件仿真研究Pekeris波导中运动声源声场的频率展宽和频移特性。 展开更多

关键词 波数积分 运动声源 Pekeris波导 数值稳定解法

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双层介质声传播问题的标准解及有限元解 被引量：1

16

作者 周益清 骆文于 吴双林 《声学技术》 CSCD 北大核心 2022年第2期149-159,共11页

文章通过双层介质中的声传播问题,研究了有限元方法在水下声场计算中的应用。基于传统的Galerkin方法推导出水下声场的有限元方程,采用四节点四边形单元离散求解物理域,可选择辐射边界条件、DtN(Dirichletto Neumann)非局部算子、完美... 文章通过双层介质中的声传播问题,研究了有限元方法在水下声场计算中的应用。基于传统的Galerkin方法推导出水下声场的有限元方程,采用四节点四边形单元离散求解物理域,可选择辐射边界条件、DtN(Dirichletto Neumann)非局部算子、完美匹配层来处理出射声场,得到有限元解。为了验证该有限元模型,需要高精度的参考解。水平不变均匀介质中的声传播问题存在解析解,但双层介质问题不存在解析解。因此,对于双层介质声传播问题,使用波数积分法推导出标准解。分别考虑了有限深度和无限深度双层介质两种情况,并进行了数值模拟。数值结果表明,文章所提的有限元模型与参考解非常吻合。此外,还发现当某号简正波的本征值非常接近割线时,简正波模型KRAKEN难以准确计算该号简正波的本征值,从而声场计算结果存在明显误差;但是有限元方法不需要计算本征值,所以当KRAKEN模型出现此类问题时,有限元方法仍能给出准确的声场计算结果,表明有限元方法在普适性方面优于简正波方法。 展开更多

关键词 波数积分方法 有限元方法 水下声传播 简正波方法

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海水吸收对远距离水下声场计算的影响

17

作者 周益清 骆文于 《声学技术》 CSCD 北大核心 2022年第1期21-27,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 海水吸收 抛物方程方法 耦合简正波方法 波数积分方法

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