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多圆柱组合体目标回波特性 被引量：1
1
作者 张弘瑞 陈文剑 +1 位作者 王艺迪 厉夫兵 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第1期138-147,共10页
针对多圆柱组合体目标回波中的多次散射声场计算问题,本文提出在声束弹跳方法中利用KD树结构加速声束追踪的研究方法。建立基于多圆柱组合体目标的轴对称包围盒,通过最大方差法和中间剖分法在空间不同维度上对包围盒进行划分,同时通过... 针对多圆柱组合体目标回波中的多次散射声场计算问题,本文提出在声束弹跳方法中利用KD树结构加速声束追踪的研究方法。建立基于多圆柱组合体目标的轴对称包围盒,通过最大方差法和中间剖分法在空间不同维度上对包围盒进行划分,同时通过分离轴算法进行面元数据的归属分配,经过多次划分后完成目标KD树结构的建立;进行声束构建和声束追踪,加快追踪时声束与面元的相交判断过程;根据追踪结果进行多圆柱组合体目标强度的计算。结果表明:声波在柱体之间存在多次声散射,多次散射与一次散射回波存在相位差,干涉叠加后导致多圆柱组合体目标强度在原本一次散射的基础上得到增强或减弱。通过实验测量结果与仿真计算结果对比,不同入射角度下实测结果与理论预报结果都有较好的一致性。 展开更多
关键词 多圆柱组合体 回波特性 多次散射 KD树 声束弹跳法 空间划分 声束追踪 目标强度
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浅海运动声源海底混响功率谱仿真与分析
2
作者 张祚祥 吴金荣 +2 位作者 张亦凡 侯倩男 袁博 《应用声学》 北大核心 2025年第4期1066-1072,共7页
声源运动会引起海底混响产生显著的多普勒现象。该文基于绝热简正波和射线模式类比计算浅海海底入射声场和散射声场,将多普勒频移引入简正波理论,分析海底散射截面的多普勒频谱贡献,建立了运动声源的浅海混响功率谱模型,利用海上实验数... 声源运动会引起海底混响产生显著的多普勒现象。该文基于绝热简正波和射线模式类比计算浅海海底入射声场和散射声场,将多普勒频移引入简正波理论,分析海底散射截面的多普勒频谱贡献,建立了运动声源的浅海混响功率谱模型,利用海上实验数据验证了该模型。 展开更多
关键词 双基地混响 浅海混响 混响频谱展宽 绝热简正波 简正波射线模式类比
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基于3D-Hankel矩阵构造的混响不变量分离
3
作者 高博 庄天一 +2 位作者 庞杰 高大治 王宁 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第8期1530-1537,共8页
为解决浅海低频主动声呐探测系统中混响信号与目标回波分离的难题,本文基于微扰近似提出了浅海混响不变量的概念,并提出了一种基于3D-Hankel矩阵构造的混响不变量提取方法。该方法利用3D-Hankel矩阵的低秩近似特性,结合奇异值分解技术,... 为解决浅海低频主动声呐探测系统中混响信号与目标回波分离的难题,本文基于微扰近似提出了浅海混响不变量的概念,并提出了一种基于3D-Hankel矩阵构造的混响不变量提取方法。该方法利用3D-Hankel矩阵的低秩近似特性,结合奇异值分解技术,可以稳健准确地提取浅海混响干涉结构,即浅海混响不变量。结果表明:该方法有效减少了噪声和海洋环境不确定性对分离过程的不利影响,成功分离浅海混响干涉条纹。本文方法与传统低秩分解算法相比,分离出更加清晰稳定的条纹结构,有助于增强混响抑制效果。 展开更多
关键词 浅海混响 低频混响 Hankel矩阵构造 混响干涉条纹 主动声呐 奇异值分解 时频域 混响抑制
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微型水下爆炸声源的数值模拟
4
作者 耿立婷 崔建功 +1 位作者 张国军 张瑞敏 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第8期1678-1684,共7页
针对传统换能器体积大、功耗高以及现有大尺度爆炸声源经验公式在微型化声源中出现尺度效应不适配问题,本文基于小当量装药特性,通过药量-体积等效计算,设计了圆柱形树脂外壳。利用ANSYS平台建立了微型非金属爆炸声源数值模型,分析了装... 针对传统换能器体积大、功耗高以及现有大尺度爆炸声源经验公式在微型化声源中出现尺度效应不适配问题,本文基于小当量装药特性,通过药量-体积等效计算,设计了圆柱形树脂外壳。利用ANSYS平台建立了微型非金属爆炸声源数值模型,分析了装药量与声源级的定量关系。通过400 m标准基距下的收发合置实验,采用定深悬浮装置进行等深布置,实测数据与数值模拟结果的误差在1~7 dB范围内,验证了该微型爆炸声源设计方法的精确性和可靠性,为优化微型爆炸声源提供了有效技术支撑。 展开更多
关键词 非金属爆炸声源 声源级 季戊四醇四硝酸酯 水下爆炸 冲击波 有限空间 ANSYS平台 数值模拟
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基于回波统计的水体中散射体数量分析
5
作者 吴晓洁 林巨 王欢 《应用声学》 北大核心 2025年第4期1073-1082,共10页
针对水体中散射体数量测量问题,该文提出了一种混合分布模型,利用散射体回波统计方法推测散射体数量。该方法将参考散射体回波振幅分布与K分布进行加权叠加,对有限数量的散射体回波数据进行拟合,利用矩估计法得到K分布形状参数和尺度参... 针对水体中散射体数量测量问题,该文提出了一种混合分布模型,利用散射体回波统计方法推测散射体数量。该方法将参考散射体回波振幅分布与K分布进行加权叠加,对有限数量的散射体回波数据进行拟合,利用矩估计法得到K分布形状参数和尺度参数估计值,利用最小二乘法获得散射体数量估计值。对比不同参考散射体回波振幅分布模型,仿真实验及水池实验结果表明,该混合分布模型能有效地实现散射体数量的评估,同时可利用K分布估计形状参数以及判断选择的参考散射体是否合适,从而进一步提高散射体数量估计的精确度。 展开更多
关键词 回波统计 散射 混合分布 散射体数量
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高频浅水主动声呐混响的统计特性分析
6
作者 王家齐 李诺 +2 位作者 王强 陈玄真 李伟 《电声技术》 2025年第5期61-66,共6页
利用高频主动声呐实现目标探测是浅水区域水下探测的重要手段之一,认知背景混响环境是设计目标检测方案的前提。文章利用Rayleigh分布、log-normal分布、Weibull分布及K分布模型分析某浅海水域的高频主动声呐混响数据。首先给出这几种... 利用高频主动声呐实现目标探测是浅水区域水下探测的重要手段之一,认知背景混响环境是设计目标检测方案的前提。文章利用Rayleigh分布、log-normal分布、Weibull分布及K分布模型分析某浅海水域的高频主动声呐混响数据。首先给出这几种模型的性质;其次利用概率分布直方图对混响统计特性进行分析,通过矩估计和最大似然估计方法,得到描述混响分布模型的参数;最后利用拟合优度检验方法确认适合描述混响分布的模型。结果表明,相比log-normal分布和Weibull分布,K分布模型对混响数据的非瑞利特性描述得更精确,有助于对浅水目标的探测与识别。 展开更多
关键词 主动声呐 目标探测 混响特性 统计模型
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基于非负矩阵分解的双曲调频信号目标回波增强
7
作者 崔小斌 李淑秋 +5 位作者 李宇 李子高 孙飞虎 迟骋 金盛龙 王冠群 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1273-1279,共7页
双曲调频信号是主动声呐中常用的多普勒不敏感信号。在实际使用中,由于信道变化和混响影响,目标回波较弱。针对水下航行器主动声呐探测性能下降问题,本文提出基于非负矩阵分解的双曲调频信号目标回波增强方法。该方法对目标回波和干扰... 双曲调频信号是主动声呐中常用的多普勒不敏感信号。在实际使用中,由于信道变化和混响影响,目标回波较弱。针对水下航行器主动声呐探测性能下降问题,本文提出基于非负矩阵分解的双曲调频信号目标回波增强方法。该方法对目标回波和干扰信号的基矩阵分别定义,将发射信号的时频图作为目标回波的频率信息矩阵,对目标回波的时间信息矩阵做出约束,迭代处理完成目标回波的增强,获得较高增益的匹配回波检测结果。数值仿真和海上试验结果表明:本文方法与传统匹配滤波方法相比,其峰均比值提高了2 dB以上,提高了回波检测结果。 展开更多
关键词 主动声呐 水下探测 混响 噪声 非负矩阵分解 双曲调频信号 回波增强 目标检测
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基于声散射统计特性的压缩感知水下目标定位与观测矩阵性能
8
作者 滕跃 林巨 +1 位作者 王欢 王敬尧 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1129-1140,共12页
近年来,压缩感知理论在水下目标定位领域得到了广泛的应用,压缩感知定位算法将水下目标定位问题转化为稀疏模型重构问题,具有较高的定位准确性,但定位结果受散射环境影响。该文开展水下目标定位的水池试验,对水听器阵列接收的试验数据... 近年来,压缩感知理论在水下目标定位领域得到了广泛的应用,压缩感知定位算法将水下目标定位问题转化为稀疏模型重构问题,具有较高的定位准确性,但定位结果受散射环境影响。该文开展水下目标定位的水池试验,对水听器阵列接收的试验数据进行处理,通过定位误差、可定位声源数量和定位信噪比分析定位结果,研究压缩感知定位算法的宽带性能、散射环境对定位结果的影响,并使用Spark系数和声散射统计特性近似分析了观测矩阵性能。水池试验结果表明,压缩感知定位算法在较宽的频率范围内有较好的适用性;随着环境散射增强,水声定位观测矩阵的列相干性减小,稀疏重构性能提升,使得定位结果更加准确;在近似分析水声定位观测矩阵性能时,声散射统计特性与Spark系数的变化趋势相似,并具有直观且计算简单的优点。 展开更多
关键词 压缩感知 观测矩阵 水下目标定位 概率密度函数
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深海海底山引起的混响杂波联合预报方法
9
作者 杨华 秦继兴 +1 位作者 莫东鹏 高博 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期466-473,共8页
针对深海复杂海域的主动探测混响杂波干扰的联合工程预报问题,本文基于三维射线-简正波理论建立了深海海底山引起的混响杂波联合预报方法,将海底山当作一类具有强散射特征的体积散射源,提出了对海底山的体积散射函数在水平和垂直维度上... 针对深海复杂海域的主动探测混响杂波干扰的联合工程预报问题,本文基于三维射线-简正波理论建立了深海海底山引起的混响杂波联合预报方法,将海底山当作一类具有强散射特征的体积散射源,提出了对海底山的体积散射函数在水平和垂直维度上进行网格划分的数值积分方法。研究了不同水平方位,不同地形条件下的海底混响和海底山杂波强度特征。实现了小起伏水平海底和海底山地形的深海海底混响和海底山杂波的统一预报。研究结果表明:海底山的体积散射源经过水平和垂直维度的划分后,可以和水平海底的小尺度散射过程形成有效耦合,而海底山杂波的时间尺度和包络强度分别受海底山的水平宽度和垂直高度影响。通过海上实验数据比对,验证了本文所提预报方法的准确性。 展开更多
关键词 深海混响 海底山 杂波 混响杂波模型 射线理论 主动声呐 体积散射 混响预报
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声栅结构信号增强性能及其影响因素研究
10
作者 阳磊 陈克安 +3 位作者 吕宁 田丰华 张季阳 刘屹东 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期251-259,共9页
对于安装在水下航行器声信号接收段的水听器阵列,在其声障板上覆盖高声阻抗材料(称为信号调节板)是一种能有效提高表面声阻抗并减少信号衰减的措施。相比传统的完全覆盖方式,声栅结构(即周期性地敷设调节板阵列)可以极大地提高接收信号... 对于安装在水下航行器声信号接收段的水听器阵列,在其声障板上覆盖高声阻抗材料(称为信号调节板)是一种能有效提高表面声阻抗并减少信号衰减的措施。相比传统的完全覆盖方式,声栅结构(即周期性地敷设调节板阵列)可以极大地提高接收信号增益,减小接收段的质量。为了深入理解声栅结构信号增强机理,优化声栅结构设计,研究了调节板宽度、调节板厚度、入射角以及结构宽度比等因素对声栅结构信号增强性能的影响。仿真结果表明:斜入射会改变信号比(SR)的对称分布,但不会大幅改变结构的声学性能;调节板越宽、越厚,引起的非镜面散射会更强,声栅结构的信号增强性能就越好。在实际应用中,应合理设计声栅结构几何参数以满足现实环境的多重约束以达到总体性能最优,此外适中的宽度比能获得良好的总体声学性能。 展开更多
关键词 信号增强 信号调节板 有限空间 声栅 轻量化 声聚焦
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基于有限数据的水下球类目标多基地低频散射声场预报方法 被引量：1
11
作者 陈昌雄 彭子龙 +2 位作者 宋昊 薛亚强 周富霖 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期1006-1017,共12页
针对水下球类目标多基地声散射声场预报,提出了一种基于有限散射声压信息数据的预报方法.该方法将散射声场表示为声散射传递函数与声源密度函数的乘积形式,通过数值积分以模型表面网格信息作为输入得到声散射传递函数,以已知的少量散射... 针对水下球类目标多基地声散射声场预报,提出了一种基于有限散射声压信息数据的预报方法.该方法将散射声场表示为声散射传递函数与声源密度函数的乘积形式,通过数值积分以模型表面网格信息作为输入得到声散射传递函数,以已知的少量散射声压数据作为输入,综合运用声学互易性、最小二乘法和矩阵变换得到声源密度函数.针对双层球壳以及带铺板球壳,分别利用Rayleigh简正级数解和有限元计算方法对该预报方法进行了验证.对带铺板球壳进行了目标强度试验,对比了测试结果和有限元计算结果,分别以几个测试数据和有限元数据作为输入预报了带铺板球壳多基地散射声场并与有限元结果对比.仿真和试验结果均吻合较好,验证了该预报方法的可行性. 展开更多
关键词 声散射 多基地散射声场 球类目标 声场预报 收发分置
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粗糙海底散射对浅海混响有规干涉结构的影响
12
作者 杨华 秦继兴 +1 位作者 左乙茹 庞杰 《声学技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期761-771,共11页
在浅海波导中,海底混响是构成混响的主要因素。由于波导效应,浅海海底混响在时间-频率域会出现稳定的有规干涉结构,但是该结构受海底散射影响严重,为准确提取有规干涉结构带来困难。文章通过条件生成对抗网络、仿真建模和实验验证,分析... 在浅海波导中,海底混响是构成混响的主要因素。由于波导效应,浅海海底混响在时间-频率域会出现稳定的有规干涉结构,但是该结构受海底散射影响严重,为准确提取有规干涉结构带来困难。文章通过条件生成对抗网络、仿真建模和实验验证,分析了不同海底声学参数与混响有规干涉结构的关系,讨论了粗糙海底散射对浅海混响有规干涉结构的影响。结果表明,海底底质参数如海底声速对混响波导不变量取值影响较大,海底界面参数会破坏混响有规干涉结构的观测及混响强度。在利用条件生成对抗网络恢复混响干涉条纹时发现,短时傅里叶变换时频参数的选取会影响混响干涉条纹的恢复效果。初步研究表明,信号确定的时频参数与相关粗糙海底参数相匹配时,干涉条纹的恢复效果较好。 展开更多
关键词 混响有规干涉结构 粗糙海底散射 波导不变量 短时傅里叶变换
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三维空时多波束方法在抗混响中的应用 被引量：8
13
作者 赵申东 唐劲松 +1 位作者 黄海宁 蔡志明 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期124-130,共7页
根据混响散射元空间分布的特点,分析了方位角给定后混响谱展宽程度随距离的变化规律,指出在近距离处混响谱展宽严重。针对混响信号的空时特性,对空时多波束(STMB)处理方法进行了改造和扩展,提出了三维STMB方法,用来进行运动声呐混响的... 根据混响散射元空间分布的特点,分析了方位角给定后混响谱展宽程度随距离的变化规律,指出在近距离处混响谱展宽严重。针对混响信号的空时特性,对空时多波束(STMB)处理方法进行了改造和扩展,提出了三维STMB方法,用来进行运动声呐混响的抑制。采用仿真混响数据对提出的算法进行了检验,结果表明,在数倍于海深的检测距离内,三维STMB方法能够取得比STMB和常规方法更好的检测效果。 展开更多
关键词 抗混响 多波束 空时 三维 应用 检测距离 空间分布 变化规律
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渔业声学数据后处理中积分阈的选择与优化Ⅰ:目标离散分布状态下积分阈的确定 被引量：12
14
作者 张俊 王新良 +1 位作者 赵宪勇 李显森 《渔业科学进展》 CSCD 北大核心 2011年第4期41-47,共7页
积分阈是渔业声学数据后处理中对回声信号进行积分的临界值,是参与积分的最弱回声信号的体积反向散射强度。通过合理设置积分阈,能在保留目标信号的同时有效地消除噪音和非目标回声信号,从而提高渔业资源声学评估的准确性。为研究目标... 积分阈是渔业声学数据后处理中对回声信号进行积分的临界值,是参与积分的最弱回声信号的体积反向散射强度。通过合理设置积分阈,能在保留目标信号的同时有效地消除噪音和非目标回声信号,从而提高渔业资源声学评估的准确性。为研究目标离散分布状态下选择和优化积分阈的方法,推导了单体目标体积反向散射强度与目标强度之间的函数关系,提出了利用鱼类目标强度-体长经验公式和目标强度现场数据确定积分阈的两种方法,并以黄海鳀的调查为例,对上述两种积分阈确定方法进行了应用探讨,为渔业资源声学评估数据处理中目标离散分布状态下积分阈的选择与优化提供了有效参考。 展开更多
关键词 积分阈 目标强度 体积反向散射强度 目标强度阈值 离散分布
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一种改进的板块元目标回声计算方法 被引量：20
15
作者 刘成元 张明敏 +1 位作者 程广利 徐国军 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2008年第1期25-27,31,共4页
板块元法是一种水下目标回声特性的近似计算方法,提高其积分计算的稳定性和快速性是应用中常遇到的问题。将Gordon积分算法引入到板块元方法中,并结合面元声散射特点,对其加以简化。仿真结果表明,所提方法在计算目标回声中不仅有效克服... 板块元法是一种水下目标回声特性的近似计算方法,提高其积分计算的稳定性和快速性是应用中常遇到的问题。将Gordon积分算法引入到板块元方法中,并结合面元声散射特点,对其加以简化。仿真结果表明,所提方法在计算目标回声中不仅有效克服了常规算法中的不稳定问题,也使计算速度得以提高。 展开更多
关键词 Gordon积分算法 板块元法 回声特性
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频散、声场干涉结构、波导不变量与消频散变换 被引量：18
16
作者 王宁 高大治 王好忠 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期825-831,共7页
浅海低频声场具有稳定的干涉结构,在距离-频率平面干涉结构可以由波导不变量概念统一刻画.回顾了频散、干涉结构和波导不变量概念的关系.综述、解释了作者等人新近引入的消频散变换,一种类似Fourier变换的双参数酉变换,变换可以同时消... 浅海低频声场具有稳定的干涉结构,在距离-频率平面干涉结构可以由波导不变量概念统一刻画.回顾了频散、干涉结构和波导不变量概念的关系.综述、解释了作者等人新近引入的消频散变换,一种类似Fourier变换的双参数酉变换,变换可以同时消除多模频散.变换的惟一先验输入参数是β-不变量.给出了初步实验数据处理结果.首次将消频散变换引入处理耦合简正波和混响问题,解释并证明了消频散变换在这些问题中的有效性. 展开更多
关键词 频散 声场干涉结构 波导不变量 消频散变换
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前后混响零点约束下基于时反算子分解的信混比增强方法研究 被引量：9
17
作者 郭国强 杨益新 孙超 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期116-123,共8页
结合时反算子分解和时反混响置零方法,提出了一种前后混响零点约束下基于时反算子分解的信混比增强新方法。利用目标回波出现时刻及其出现前后时刻的回波信号,通过时反算子分解获得目标距离对应的一个二维信号子空间和目标前后距离附近... 结合时反算子分解和时反混响置零方法,提出了一种前后混响零点约束下基于时反算子分解的信混比增强新方法。利用目标回波出现时刻及其出现前后时刻的回波信号,通过时反算子分解获得目标距离对应的一个二维信号子空间和目标前后距离附近的海底聚焦权向量,根据该信号子空间和海底聚焦权向量,以目标前后距离附近的海底声场置零、目标处最大为约束条件,导出了时反阵的一个约束最优激励权向量。该方法解决了现有直接时反处理、混响置零方法以及时反选择性聚焦方法存在的局限性,可以在没有探测声源、没有目标和海底散射强度谁大谁小的先验知识的条件下,实现声场在目标处聚焦,同时在目标距离附近海底处设置混响凹槽,进一步增强回波信混比。针对典型浅海波导环境,通过计算机仿真验证了所提方法的有效性及其改进的信混比增强能力。 展开更多
关键词 算子分解 混响 混比 增强方法 零点 信号子空间 目标距离 聚焦方法
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有吸收流体介质中典型弹性壳体的共振散射 被引量：7
18
作者 卓琳凯 范军 汤渭霖 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期411-417,共7页
研究了环境流体有吸收时弹性球壳和圆柱壳的共振散射特性。利用严格弹性理论和分离变量法导出的经典简正级数解仍然成立。但是,散射形态函数要根据介质吸收而进行修正,否则将得到不合理的结果。重新定义了有吸收介质中的反向散射形态函... 研究了环境流体有吸收时弹性球壳和圆柱壳的共振散射特性。利用严格弹性理论和分离变量法导出的经典简正级数解仍然成立。但是,散射形态函数要根据介质吸收而进行修正,否则将得到不合理的结果。重新定义了有吸收介质中的反向散射形态函数,计算了各种吸收条件下中空和有固体填充物的弹性球壳和圆柱壳的形态函数。结果表明,环境流体的吸收导致中频段的吻合共振显著减弱,但对壳内填充物的低频共振影响较小。 展开更多
关键词 介质吸收 共振散射 流体介质 弹性壳体 弹性球壳 分离变量法 态函数 散射特性
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充水圆柱壳声散射的环绕波分析 被引量：7
19
作者 范威 郑国垠 范军 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期419-426,共8页
研究了内部充水圆柱壳散射声场的构成。采用弹性薄壳理论和Sommerfeld-Watson变换(SWT)方法导出散射声场的解析解。数值搜索环绕波的复波数极点,比较圆柱壳体内部真空和内部充水两种情况下表面环绕波的相速度、衰减等性质。用镜反射波... 研究了内部充水圆柱壳散射声场的构成。采用弹性薄壳理论和Sommerfeld-Watson变换(SWT)方法导出散射声场的解析解。数值搜索环绕波的复波数极点,比较圆柱壳体内部真空和内部充水两种情况下表面环绕波的相速度、衰减等性质。用镜反射波和环绕波的叠加合成反向散射形态函数,与简正级数解符合良好。计算流体附加环绕波的回波时序并与实验数据对照。结果表明,流体附加环绕波的再辐射是内部充水圆柱壳的形态函数出现更加丰富的共振峰和回波结构形成的重要原因。 展开更多
关键词 圆柱壳 环绕 充水 声散射 波分 弹性薄壳理论 散射声场 反向散射
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近水面双圆柱壳耦合声散射研究 被引量：6
20
作者 张林根 吴文伟 +1 位作者 张涛 吴有生 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期864-870,共7页
文章针对小水线面双体船水下片体结构的声辐射特征,建立了近水面双柱壳的耦合声散射模型,通过对双片体结构与水面间耦合散射声场的数值计算,分析了双片体结构参数和水面镜面效应对散射声场的影响规律,提出了相应的噪声控制建议。
关键词 双体船 声散射 远场辐射声 镜面效应
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