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《gkbaoAAA第3章-海洋中的聲傳播理論課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第3章海洋中的聲傳播理論波動(dòng)方程和定解條件波動(dòng)聲學(xué)基礎(chǔ)1CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbinEngineeringUniversity本章主要內(nèi)容波動(dòng)方程和定解條件波動(dòng)聲學(xué)基礎(chǔ)硬底均勻淺海聲場(chǎng)液態(tài)海底均勻淺海聲場(chǎng)射線聲學(xué)的基本方程射線理論的應(yīng)用條件2CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbinEngineeringUniversity本章主要內(nèi)容Snell折射定律和聲線彎曲聲線軌跡聲線傳播時(shí)間線性分層介質(zhì)中的聲線圖聚焦因子波動(dòng)理論與射線理論的比較3Col
2、legeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbinEngineeringUniversity1、波動(dòng)方程研究水下聲傳播的常用方法波動(dòng)理論研究聲信號(hào)的振幅和相位在聲場(chǎng)中的變化簡(jiǎn)正波(NM)模型、絕熱簡(jiǎn)正波(Adiabatic)模型、耦合簡(jiǎn)正波(Couple)模型Kraken、Couple射線理論研究聲場(chǎng)中聲強(qiáng)隨射線束的變化BELLHOP、HARPO&EIGEN、RTPO（自研）PE、FFP、MultipathExtensionWKB4CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbi
3、nEngineeringUniversity1、波動(dòng)方程波動(dòng)方程由連續(xù)性方程、運(yùn)動(dòng)方程、狀態(tài)方程得到波動(dòng)方程密度均勻介質(zhì)中的Helmholtz方程：說明：上述赫姆霍茨方程是變系數(shù)的偏微分方程——泛定方程5CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbinEngineeringUniversity定解條件波動(dòng)方程：給出聲波傳播所遵循的普遍規(guī)律定解條件：聲波傳播所滿足的具體條件類型：邊界條件輻射條件奇性條件初始條件2、定解條件6CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbin
4、EngineeringUniversity2、定解條件邊界條件絕對(duì)軟邊界(聲壓釋放邊界)——聲壓為零不平整海面：1）第一類齊次邊界條件：——第一類非齊次邊界條件2）邊界面上有壓力分布：7CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbinEngineeringUniversity絕對(duì)硬邊界——法向質(zhì)點(diǎn)振速為零1）平整硬質(zhì)海底：2）不平整硬質(zhì)海底：——第二類齊次邊界條件3）界面上有質(zhì)點(diǎn)振速分布——第二類非齊次邊界條件8CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbinEngin
5、eeringUniversity混合邊界條件——壓力和振速線性組合邊界上密度或聲速的有限間斷——壓力和法向質(zhì)點(diǎn)振速連續(xù)關(guān)于連續(xù)的解釋：若壓力不連續(xù)，質(zhì)量加速度趨于無窮的不合理現(xiàn)象；若法向振速不連續(xù)，邊界上出現(xiàn)介質(zhì)“真空”或“聚集”的不合理現(xiàn)象。注意：上述邊界條件只限制波動(dòng)方程一般解（通解）在邊界上的取值輻射條件描述：無窮遠(yuǎn)處沒有聲源存在時(shí)，其聲場(chǎng)應(yīng)具有擴(kuò)散波的性質(zhì)——輻射條件9CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbinEngineeringUniversity奇性條件均勻發(fā)散球面波在聲源處存在奇異點(diǎn)，不
6、滿足波動(dòng)方程；處理方法：引入狄拉克函數(shù)。結(jié)論：非齊次波動(dòng)方程包含奇性定解條件。初始條件當(dāng)求遠(yuǎn)離初始時(shí)刻的穩(wěn)態(tài)解時(shí)，可不考慮初始條件10CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbinEngineeringUniversity第四章海洋中的聲傳播理論波動(dòng)聲學(xué)基礎(chǔ)11CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbinEngineeringUniversity3、波動(dòng)聲學(xué)基礎(chǔ)硬底均勻淺海聲場(chǎng)聲源點(diǎn)源水深：H聲速：密度：邊界自由海面硬質(zhì)平整海底波導(dǎo)模型12CollegeofUnd
7、erwaterAcousticEngineeringHarbinEngineeringUniversity簡(jiǎn)正波由于聲場(chǎng)的圓柱對(duì)稱性，水層中聲場(chǎng)滿足柱坐標(biāo)系下的波動(dòng)方程：即：應(yīng)用分離變量法，令：13CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbinEngineeringUniversity經(jīng)分離變量得到方程①：方程②：方程①的通解——本征函數(shù)：對(duì)應(yīng)的——本征值14CollegeofUnderwaterAcousticEngineeringHarbinEngineeringUniversity根據(jù)邊界條件：自由海
8、面：?jiǎn)栴}：系數(shù)An、Bn、kZN如何確定？硬質(zhì)海底：或√X本征值(EigenValue)本征函數(shù)(EigenFunctio
