水下声道中的反转点会聚区(Ⅱ)广义射线理论

本文利用广义相积分近似给出一种声场的广义射线解,此解可用来计算焦散线以及反转点邻域的声场,而且具有物理图象清楚、计算方法比较简单的特点。文中较详细地分析了水下声道中反转点会聚区的焦散线结构以及声强分布规律,获得了形式比较简明、适用范围较宽的声强表式。计算表明,对于高频与窄带信号,在反转点会聚区接收的信号波形或者与发射信号相同、或是发射信号的Hilbert变换。     

反转点附近声场的渐近理论

水下声道中一般有三类反转点,在它们附近形成不同类型的反转点会聚区。收、发深度不等的第Ⅲ类反转点会聚区的强度比前两类稍低,但其空间分布范围广泛,在低频远程声场中占有重要地位。本文着重讨论第Ⅲ类反转点附近的声场,给出了计算反转点附近以及焦散线声强的简明表式,提出了形成焦散线会聚的物理条件。理论分析表明,低频情况下第Ⅲ类反转点会聚区的声强与距离的平方成反比、与频率的1/3次方成正比。     

负声速梯度浅海中的平均声强

本文首先把能够到达接收器的那些简正波按能量相加,然后对发射深度与接收深度进行平均,导出了负声速梯度浅海中平均声强的表式。用这表式讨论了平均声强的空间结构的问题。     

水下声道中的平滑平均声场

本文利用广义相积分近似克服了经典的WKB近似在反转点发散的困难,获得了水下声道中平滑平均声场的一般表式。对双直线型声道作了详细的讨论,改进了的结果。     

负声速梯度浅海中的平均声强

本文首先把能够到达接收器的那些简正波按能量相加, 然后对发射深度与接收深度进行平均, 导出了负声速梯度浅海中平均声强的表式.用这表式讨论了平均声强的空间结构的问题. 关键词：     

由小斜率近似计算空气声经粗糙海面透射至深海中的声场

采用一级小斜率近似方法处理空气声经粗糙海面透射至深海中的声场问题,导出了透射场及其相干分量的表达式。假定海面高度一维变化且频谱满足PM谱,采用小斜率近似方法计算了相应的透射场。对于空气中的线源,小斜率近似与积分方程方法结果一致。当水下测量点距离较远且深度较浅时,平均声强随海面均方根高度增加而增加至一极限值,相干声强则随海面均方根高度增加而一致减小。对于空气中的点源,小斜率近似计算表明,水下平均声强还依赖于测量点相对于声源的方位,而相干声强则与测量点的方位无关。      

基于声辐射模态讨论声能量辐射与传递

声辐射模态表示了振动声源表面的辐射模式。基于声辐射模态讨论了振动声源表面声能量辐射和声场中声能量传递的性质,给出声能量辐射和传递的模式。采用表面声强描述振动声源表面的声能量辐射,采用声强描述声能量在声场中的传递。表面声强和声强可分解成两部分,一部分将辐射的声能量传递到远场;另一部分表现为振动声源与声场之间的能量交换。针对矩形板分析了声能量辐射和传递,数值计算结果与理论结果一致。结果表明基于声辐射模态讨论声能量辐射与传递是可行的和有效的。     

管内声场计算的一种新的差分方法

本文提出一种新的计算管内声传播的差分方法。它采用MacCormack时间分裂显式格式,直接求解声压和声学速度的基本方程组,通过合适处理声学边界条件,成功地计算了三维矩形管内声场。文中还给出了全部计算格点的差分格式和稳定性条件。这种差分方法的特点是内存少,计算比较稳定,程序简单,调试方便。特别适合于三维声场计算。     

声场中负声强探讨

本文在分析声场声能量分布的基础上,应用声线的概念,由此对声场中的负声强作出了几何解释。并根据有功声强的有旋性质,揭示了声场中产生负声强的机理。产生负声强的振源为有功声强的有旋分量。     

声场分布中的负向声强

本文讨论了相距很近的两个点声源的声强分布,发现位于声源之上的平面法向声强在某些区域为负向声强。对纸盆扬声器声场的实测结果也显示出与理论计算相符的负向声强。本文的理论计算及实际测量结果对负向声强的传统解释增加了新的内容。     

B型超声诊断仪声场参数的测量与计算的一种简化方法

本文概述了B型超声诊断仪声场特性的基本测量和计算方法，提出了一系列典型声压波形的瞬时声压平方函数的时间积分解析表达式，可用来近似计算脉冲声强积分和各种脉冲声强参数．对三种典型超声诊断仪的输出声压波形函数，分别进行数值积分和解析计算，两者的计算结果偏离值均小于±7．0％，表明利用这些公式可使测量过程中的数据采集和计算程序大为简化，在实际应用中具有推广价值．     

条状障碍物对超声非线性声场的影响研究

基于Khokhlov-Zabolotkaya-Kuznetsov(KZK)方程，在频域建立了求解三维非轴对称声场的方法，理论及实验研究了声波通过肋骨条状障碍物后的非线性声场分布，数值计算与实验结果相符.本文还讨论了条状障碍物对空间平均-时间平均声强(I_SATA)的影响. 关键词： 非轴对称 频域法 肋骨 衍射场     

声强的有旋性与表面声强

本文应用复声强的概念,讨论了复声强的实部即有功声强的有旋性质。指出:在声场中真正传递声能量者仅是有功声强中的无旋分量。所以在应用双传声器声强测量法测量声功率时将受到有旋性的影响。有功声强的无旋分量与表面声强有关,因此测量表面声强可避免有旋性的影响。本文从自功率谱的角度给出了表面声强的有关计算公式,为表面声强测量提供了理论基础。     

超声搅拌磁流变抛光液的声场仿真分析

为了探究超声搅拌磁流变抛光液的制备及优化工艺,利用多物理场数值计算方法,建立了超声搅拌磁流变抛光液的声场仿真模型,并进行了频域分析。研究了不同液位深度、超声变幅杆探入深度,不同功率下磁流变抛光液的声场分布。通过测量磁流变抛光液的声场强度对声场仿真进行了验证。结果表明：随着距变幅杆距离的增加,声强逐渐减弱,高声强区域主要分布在换能器轴线附近。声强在距变幅杆20mm范围内急剧衰减,变幅杆最佳探入深度为10mm,增大功率有助于空化区域的扩大。声场仿真结果与实验测量结果基本一致,对磁流变抛光液的制备提供了数值计算基础。     

阵列式双水听器平面扫描声强分布测量和声功率计算实验研究

根据双水听器法测量声强的基本原理，本文提出了基阵在湖中的布放及测量声强分布的实施步骤。通过对试验数据的处理与分析，给出了声强分布的三维力和等值曲线图，并利用扫描平面上的声强分布。计算出声源辐射的声功率。实验表明，本文提出的用列阵式双水听器声强测量系统，作平面扫描测量声强分布的方案是合理的；利用所测得的双平面近场声强分布来计算源的辐射也是可行的。     

Pekeris波导中简正波的复声强及其应用

在Pekeris波导模型下,关注了简正波的矢量场,讨论了简正波水平复声强和垂直复声强的表述,并分析了其特征.单阶简正波在水平方向是行波,相应的水平复声强仅为有功的;在垂直方向为驻波,相应的垂直复声强仅为无功的.而多阶简正波相互干涉,因此总声场的复声强既有有功分量,也有无功分量,其中只有有功分量参与声能的输运,但无功分量是反映声场信息的重要组成部分.通过对垂直(交互)复声强无功分量和水平交互复声强有功分量的数值分析,对于甚低频率的点源声场,发现当声源深度变化时,上述声场分量的正负号呈有规变化,当接收传感器置 关键词： 目标深度分类 复声强 矢量场 Pekeris波导     

大深度接收时深海直达波区的复声强及声线到达角估计

基于射线模型给出了质点水平振速、垂直振速及复声强的表达式.结合深海直达波区的声线到达结构,分析了大深度接收时深海直达波区复声强的特点,理论分析与仿真结果表明,利用声场中不同组声线的复声强可以估计声线到达接收点的掠射角.根据在2014年进行的一次深海实验中布放在3146 m深处的矢量水听器获取的实验信号,利用直达波和海面反射波的复声强估计了直达声线与海面反射声线到达接收矢量水听器处的掠射角,结果表明,估计的声线到达角与理论计算结果基本一致.     

典型深海声场频率-距离干涉结构分析及实验研究

基于射线理论分析了在典型深海情况下声源与接收水听器位于海水表层时声场频率-距离干涉结构,给出了直达声作用区与影区情况下声场频率-距离干涉结构的近似理论表达式。数值仿真与实验结果表明:在直达声作用区内,由直达声与海面一次反射声形成声场干涉结构,频率域干涉周期为该两条声线到达时间差的倒数;在影区内,由声源-海底-接收器、声源-海面-海底-接收器、声源-海底-海面-接收器和声源-海面-海底-海面-接收器四条声线形成声场干涉结构,声强随着频率具有两种干涉周期,分别随着声源深度、接收水听器深度的增大而减小,并与收发距离有关。本文给出的理论表达式可以较好的解释实验观测到的声场频率-距离干涉结构。      

室内声场简正波法的数值计算方法和混响场中声强测量的误差

简正波法是求解室内声场的一种较准确的数值计算方法，准确度由所取级数的项数而定，本文详细讨论了数值计算方法、级数的收敛性，并以图线来表明在声源点级数的发散及在声源附近计算的困难，本文还讨论声强测量的理论误差，用一般声强计在混响场中测量声强，误差是很大的，以致所得结果完全不可信任，如将传声器易位、前后两次测得的声强取平均，测量误差就可大大减小，若能采用精密仪器，使两个通道的相位差小于0.05°，则测量结果的统计误差可控制在合理范围内。     

浅海表面声道中的简正波声场

本文讨论简谐点源在浅海表面声道中的声场,给出简正波的近似解。假定海水声速随深度单调增加,利用在反转点连结的WKB近似,导出简正波极点方程与振幅函数的近似表式,得到简正波的群速与指数衰减系数。这些表式形式上都很简单,物理意义清楚,并便于计算对于两个具体例子分别计算了近似解与精确解的数值,比较结果表明,近似解具有一定的准确性。