水聲學(xué)-典型傳播條件下的聲場(chǎng)-資料下載頁(yè)
2025-04-29 12:42本頁(yè)面
【正文】 ?dBTL ?相當(dāng)于聲強(qiáng)減小 7倍 College of Underwater Acoustic Engineering 62 ? 均勻淺海聲場(chǎng) ? 淺海平均聲強(qiáng) ? 硬底、聲速均勻淺海 ? 海底有吸收的均勻淺海 ? 時(shí)的聲強(qiáng)衰減規(guī)律 22316????HrHm ??? ? rerHzrI ?? 2, ??? ? 2/32, ??? reHzrI r???適用距離 ： )16e x p (4)( 3222 rHerkHrIr ??? ???? ?mrr?College of Underwater Acoustic Engineering 63 ? 均勻淺海聲場(chǎng) ? 傳播損失 ? 傳播損失分段表示 1）球面擴(kuò)展 ， ， 2） 3/2次方衰減規(guī)律 +介質(zhì)吸收 ， ?Hr ? ? ?21rrI ? rTL lg20?22316????HrH ??? ? 232 ??? reHrI r???erHrTL lg20lg5lg15 ??? ???College of Underwater Acoustic Engineering 64 ? 均勻淺海聲場(chǎng) ? 傳播損失 ? 傳播損失分段表示 3）柱面擴(kuò)展 +介質(zhì)吸收 +界面吸收 22 316 ??? Hr ?)16e x p (4)( 3222 rHerkHrIr ??? ???? ?erHkHrTL lg32204lg10lg10 322???????? ???? ???College of Underwater Acoustic Engineering 65 ? 均勻淺海聲場(chǎng) ? 傳播損失 ? 淺海傳播的 Marsk和 Schulkin半經(jīng)驗(yàn)公式 1）近距離范圍內(nèi) 2）中等距離范圍內(nèi) Rr?LkrrTL ???? 60lg20 ?RrR 8??LT kHHrrrTL ????????? ???? 60lg51lg15 ??College of Underwater Acoustic Engineering 66 ? 均勻淺海聲場(chǎng) ? 傳播損失 ? 淺海傳播的 Marsk和 Schulkin半經(jīng)驗(yàn)公式 3）遠(yuǎn)距離區(qū)域 ? 結(jié)論 聲強(qiáng)衰減規(guī)律：球面擴(kuò)展 → 3/2次方擴(kuò)展 →柱面擴(kuò)展；與理論變化公式一致。 Rr 8?LT kHHrrrTL ????????? ???? ??College of Underwater Acoustic Engineering 67 ? 淺海聲場(chǎng)的虛源表示式 ? 基本思想 ? 將海面和海底的 反射聲線 視為由各自的 虛源發(fā)出的 聲線 ，虛源 數(shù)目 與考慮的聲線反射 次數(shù) 有關(guān)，數(shù)目趨于無窮，則可求得淺?？偮晥?chǎng)。 ? 硬底均勻淺海 假設(shè)淺海聲速均勻?qū)由顬?H， 海面為平整自由界面，海底為平 整硬界面。點(diǎn)源 位于坐標(biāo) ，觀察點(diǎn)位于坐標(biāo) 處。 01O? ?0,0 z ? ?zr ,rzH01O ),( zrCollege of Underwater Acoustic Engineering 68 ? 淺海聲場(chǎng)的虛源表示式 由右圖可得： 因此， 直達(dá)波聲壓 ： 又 因此， 海底反射波聲壓 ： ? ? 20201 zzrR ???01101 jkReRp ??02102 jk ReRp ??? ? 20202 2 zzHrR ????rzH01O ),( zr 02O 01R 02RCollege of Underwater Acoustic Engineering 69 ? 淺海聲場(chǎng)的虛源表示式 考慮對(duì)稱于海面 的兩個(gè)虛源 和 （即 海面一次反射波 ）， 四個(gè)點(diǎn)源合成聲壓為： 0?z03O 04O04030201 104103102101 j k Rj k Rj k Rj k R eReReReRp ???? ????? ? 20203 zzrR ???? ? 20204 2 zzHrR ????College of Underwater Acoustic Engineering 70 ? 淺海聲場(chǎng)的虛源表示式 上式滿足上界面 條件，但不滿足下界面條件，為恢復(fù)下界面的對(duì) 稱性，再疊加兩個(gè)虛源 和 ，則得六個(gè) 點(diǎn)源的合成聲壓： 0?z11O 12O121104030201 112111104103102101 j kRj kRj kRj kRj kRj kR eReReReReReRp ?????? ??????? ? 20211 2 zzHrR ????? ? 20212 4 zzHrR ????College of Underwater Acoustic Engineering 71 ? 淺海聲場(chǎng)的虛源表示式 ? 分析 ? 六點(diǎn)源關(guān)于海底界面對(duì)稱，滿足下界面的邊界條件，但破壞了上界面的對(duì)稱性。因此，需繼續(xù)增加虛源對(duì)數(shù)； ? 每增加一對(duì)虛源，相應(yīng)于多計(jì)入一次海面或海底的反射聲線； ? 虛源階數(shù)越高，聲線經(jīng)過海面和海底的反射次數(shù)越多，虛源離觀察點(diǎn)距離越遠(yuǎn)，對(duì)合成聲壓貢獻(xiàn)越小。 College of Underwater Acoustic Engineering 72 ? 淺海聲場(chǎng)的虛源表示式 ? 硬底均勻淺海聲場(chǎng)虛源表示式 ? 一般均勻淺海聲場(chǎng)虛源表示式 ? 兩者差別 ? 反射系數(shù)不同 ? ? ? ???????? ????014211321211121 4321nj k Rnj k Rnj k Rnj k Rnn nnnn eRVVeRVeRVeRVVp? ? ? ???????? ?????014131211 43211nj k Rnj k Rnj k Rnj k Rnn nnnn eReReReRpCollege of Underwater Acoustic Engineering 73 ? 淺海聲場(chǎng)的虛源表示式 問題：求和項(xiàng)中為什么是四項(xiàng)之和？ College of Underwater Acoustic Engineering 74 ? 淺海表面聲道 ? 前面介紹的表面聲道的有關(guān)計(jì)算適用于深海表面聲道情況； ? 在冬季，由于冷空氣和風(fēng)浪攪拌作用，淺海也經(jīng)常形成表面聲道（等溫層或弱正聲速梯度分布）。 淺海表面聲道中的兩類聲線 College of Underwater Acoustic Engineering 75 ? 淺海表面聲道 將淺海表面聲道的平滑平均聲強(qiáng)表示為： 式中， 為反轉(zhuǎn)聲線的平均聲強(qiáng)， 為海底反射聲線的平均聲強(qiáng)。 ? 結(jié)論 由于計(jì)入海底反射的貢獻(xiàn)，淺海表面聲道的傳播損失小于深海表面聲道的傳播損失。 ? ? ? ? ? ?zrIzrIzrI , 21 ??? ?zrI ,1? ?zrI ,2College of Underwater Acoustic Engineering 76 課堂小測(cè)驗(yàn)二 1. 假設(shè)海水中的聲速分布如下圖，試畫出幾條典型聲線軌跡圖。 2. 設(shè)海水中有負(fù)聲速梯度，且其絕對(duì)值為常數(shù) g，聲源處的聲速為 。試證水平發(fā)出的聲線穿過的水層厚度為 d時(shí)，它在水平方向前進(jìn)的距離為 0c? ? 2102 gdcr ?
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