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Kraken海洋声学模型及声传播衰减的数值试验_李佳讯.pdf

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简介:
本文介绍了Kraken海洋声学模型,并通过一系列数值试验探讨了不同条件下声波在水中的传播特性及其衰减规律。 针对射线理论、简正波模型、PE 模型以及 FFP 等传播模型的算法原理及其适用的海洋环境,我们建立了一个基于 Kraken 声学计算软件的海洋声场数值预报系统。利用该系统对四组典型的海洋声场进行了数值模拟实验,结果显示:在相同的海面和海底边界条件下,声场分布主要由声速剖面及声源位置决定。 具体而言,在负梯度的声速环境中(即速度随深度增加而减小),所有射线都会向海底弯曲,并在外极限射线之外形成阴影区。当声源位于声道轴附近的温跃层时,则会产生波导传播现象,使得声音在特定区域内的传输效率显著提高。 通过应用射线理论对该类现象进行了深入解析,进一步强调了这些发现的实际应用价值及其对海洋环境监测和通信等领域的重要意义。

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  • Kraken_.pdf
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    本文介绍了Kraken海洋声学模型,并通过一系列数值试验探讨了不同条件下声波在水中的传播特性及其衰减规律。 针对射线理论、简正波模型、PE 模型以及 FFP 等传播模型的算法原理及其适用的海洋环境,我们建立了一个基于 Kraken 声学计算软件的海洋声场数值预报系统。利用该系统对四组典型的海洋声场进行了数值模拟实验,结果显示:在相同的海面和海底边界条件下,声场分布主要由声速剖面及声源位置决定。 具体而言,在负梯度的声速环境中(即速度随深度增加而减小),所有射线都会向海底弯曲,并在外极限射线之外形成阴影区。当声源位于声道轴附近的温跃层时,则会产生波导传播现象,使得声音在特定区域内的传输效率显著提高。 通过应用射线理论对该类现象进行了深入解析,进一步强调了这些发现的实际应用价值及其对海洋环境监测和通信等领域的重要意义。
  • 四_5000米水深_损失图_地_速剖面_计算
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    本研究探讨了在5000米水深处的地声特性及其对声波传输的影响,基于详细的声速剖面数据进行海洋声学计算,并绘制传播损失图。 1. 环境参数设置 a) 水体参数:水深5000米,密度为1024 kg/m³;水平距离设定为100公里,水中纵波声吸收系数可选。 b) 声速分布模型:采用Munk标准声速分布模型。 c) 海底地声参数设置:下层介质中纵波速度设为1800米/秒,密度为1100kg/m³;下层介质中的纵波吸收系数可选。 d)海底地形设定:海底采用高斯起伏模式,具体均值和方差由使用者自行指定。 2. 传播模型参数设置 包括声源频率、声源深度以及接收点的定义。 3. 软件参数配置: 涉及计算声线路径、本征声线,同时需考虑相干与非相干传播损失,并进行半相干传播损失分析;还需设定初始射出角度。 4. 结果输出 a) 声波轨迹图; b) 在选定的深海源深度下观察到会聚区效应; c) 通过伪彩图和剖面展示声传播损耗(包括相干与非相干)随水平距离及水深变化的趋势曲线。
  • 基于CANARY理论环境噪拟研究.pdf
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    本文基于CANARY理论模型,探讨了海洋环境中噪声场的数值模拟方法与技术,为海洋声学研究提供新的视角和工具。 本段落的核心研究内容是基于CANARY理论模型进行海洋环境噪声场的数值模拟。CANARY模型是一种基于声线理论的海洋环境噪声模型,适用于与距离无关或相关的各种海洋环境条件。它能够计算噪声级、相关函数及指向性,并处理分布式噪声源对水声接收基阵的影响。该模型以其简洁明了且高精度的特点,在声线理论模型中占据重要地位。 文中提出了一种新的数值模拟方法来描述海洋中的噪声场特性,首先确定海水内噪声源的分布特征(包括密度和作用范围),然后从理论上计算出在水听器接收点处的空间相关性和指向性。通过将理论结果与实际实验数据进行对比验证了该模型的有效性,结果显示其生成的各向同性和异性的空间相关特性与理论分析高度一致。 海洋环境噪声信息对于水声信号处理至关重要,因为它会影响目标探测、定位及信噪比评估等关键环节。为了设计高效的水听器阵列,必须深入了解海洋环境中噪音的各种属性(如指向性、空间相关性以及强度)。这些数据有助于优化基阵输出的信噪比,并支持阵列流形向量的设计以提高增益并增强对噪声的抑制能力。 自20世纪60年代以来,随着Cron与Sherman首次提出早期海洋环境噪音模型后,该领域的研究不断进步。从最初的射线传播模型发展到目前包括简正波、抛物方程以及WKBZ等在内的多种复杂传播模式,这些新方法能够更准确地模拟真实条件下的噪声行为。CANARY模型尤其突出,在处理风力、降雨和远方船只引起的分布式噪音方面表现优异。 研究者石杰来自西北工业大学航海学院,专注于水声信号处理领域的工作不仅扩展了现有的海洋环境噪声理论框架,还为该领域的实际应用提供了新的方法和技术支持。 基于CANARY的数值模拟技术丰富了海洋声学的研究手段,并对改善水下通信质量、提高声纳探测精度以及保护海洋生态环境具有重要意义。
  • 音大气:获取音大气 - MATLAB开发
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    本项目提供了计算声音在空气中传播时因距离增加而产生的衰减值的功能。通过MATLAB实现,适用于声学研究与工程应用。 静止大气中的声音会因频率、温度、相对湿度及传播距离的不同而衰减。此函数采用Bass等人发布的方程进行计算,并根据输入参数确定声音的衰减程度,以分贝为单位返回结果。
  • 计算软件,涵盖FFP、正常式、射线PE等多元算法
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    这是一款强大的海洋声学计算工具,内嵌FFP、正常模式、射线和PE等多种声波传播算法,适用于科研与工程应用。 本段落介绍了多种声传播计算方法,包括FFP、正常模式(normal mode)、射线追踪法(ray)和平面波展开法(PE)。
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    本pdf深入探讨了水声通信技术及其在现代海洋定位和导航系统中的应用,提供了创新性的解决方案和技术细节。 水声通信、海洋通信以及海洋定位导航解决方案是当前研究的重要领域。此外,潜水员在水下的有效沟通也是一个关键问题。
  • 计算课件
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    《海洋声学计算课件》是一套专注于海洋环境中声音传播原理及其应用的教学资料。包含基础理论、数值模型及实际案例分析等内容,适合科研人员和学生使用。 MIT的计算海洋声学课程包含课件和实践作业,有助于提升动手能力和编程技巧,并且是水声工程领域必须掌握的知识点。
  • 小尺度损耗.zip
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    本资料包包含了一种基于小尺度环境下的无线信号传播特性而建立的损耗衰减数学模型,适用于研究和预测特定场景内的通信信号质量变化。 本代码在MATLAB平台上实现了两种常用的小尺度衰落传播损耗模型:瑞利衰落和莱斯衰落。程序简洁明了,并包含注解。
  • 环境噪其噪谱分析
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    本研究聚焦于海洋环境中各类噪声源的特性与影响,通过详尽的数据采集和先进的信号处理技术,深入探讨噪声谱的分布规律及演变趋势。 结合海洋噪声的经验公式,运用MATLAB对海洋噪声的功率谱进行仿真。
  • 工具箱(双语版)- Acoustics Toolbox.zip_coupleaj2_physics matlab__简
    优质
    《声学工具箱(双语版)》是一款集成了物理原理和MATLAB编程环境的强大资源,专为研究海洋声学的学者设计。它提供了一系列实用函数与模型以支持深入分析及实验验证工作。 《声学工具箱》及其标准算例汇集了Michael B. Porter近40年的心血成果,通过Fortran、Matlab以及Python等多种科学计算语言展示了海洋水声传播的射线追踪、简正波及谱积分等方法的标准示例。本手册采用双语版本,旨在为希望深入了解海洋水声物理的学生和爱好者提供便捷的学习途径。