浅海中声源激发的Scholte波频率特性研究

发布时间：2021-03-21 11:32

　　为了研究Scholte波能量集中在甚低频段的特性。基于浅海声场模型,利用高阶交错网格有限差分算法,仿真分析了硬海底和软海底条件下Scholte波的幅度与声源频率之间的关系。结果表明:两种海底条件下Scholte波的幅度均随声源频率增加而逐渐减小;开展海上气枪和货轮激发Scholte波的试验,气枪试验分析结果表明:Scholte波受声源频率影响较大,声源频率越高越不利于激发产生Scholte波;货轮试验分析结果表明:Scholte波的能量主要集中在10～25 Hz,频域特征稳定,传播距离远、衰减慢,当货轮由远及近航行时Scholte波能量由弱变强,呈现与货轮航行状态相符的变化趋势。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(16)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

场量的空间分布

图2、图3给出了硬海底和软海底下不同声源频率激发Scholte波的垂直正应力时域信号。此时接收阵元与阵元1的距离为1 000 m。由于软海底下Scholte波幅值较小,图3(b)给出了局部放大后的信号,信号的幅值经归一化处理。由图3(b)可知,两种海底条件下Scholte波的幅度均随着声源频率的增加而逐渐减小。图3 软海底条件下不同声源频率下Scholte波垂直正应力

图2 硬海底条件下不同声源频率下Scholte波垂直正应力一般来说,在实际海洋环境中可能是几点原因导致Scholte波幅度随频率增加而逐渐减小:①随频率升高海水中简正波阶数增加导致Scholte波幅度随频率增加而逐渐减小;②由于高频声波衰减快导致与海底作用激发产生的Scholte波能量弱;③高频Scholte波在传播过程中衰减快。首先,从图2、图3可知,随着声源频率的增加,声波幅度没有明显的变化,所以海水中简正波阶数的增加也不是引起Scholte波幅度减小的主要原因;其次,在本次仿真模型中没有吸收损失,只存在几何衰减,因此高频声波衰减快以及高频Scholte波在传播过程中衰减快也不是本次仿真中Scholte波的幅度随频率增加而逐渐减小的原因。以此来看,在仿真中Scholte波的幅度随频率增加而逐渐减小的原因是高频率的声源激发产生的Scholte波幅度小。

【参考文献】：
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博士论文
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本文编号：3092790