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相似文献
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1.
张建生  林书玉  何俊华  陈良益 《光子学报》2007,36(10):1920-1923
对模拟尾流泡幕及实际尾流光学性质进行了对比研究.结果表明,实验室模拟尾流气泡幕的散射光平均照度均值随着压强变化梯度大,可据此定性区别不同压强的气泡幕.实际尾流随着航速增大,散射光照度减小,但这种减小不是线性的.散射光照度一定周期性的规律,说明随着航速的增大,尾流气泡幕逐渐增强,气泡幕中气泡密度、不同直径气泡分布等均随之变化,这可能预示着气泡幕的增强存在饱和度.实验室模拟尾流气泡幕与实际尾流的散射光信号在轮廓方面是相似的,都随着压强或航速的增加而减小.通过比较实验室模拟气泡幕和实际尾流的差值信号,可以有效地消除杂散光或自然光的影响,利用Haar小波对差值信号的分析也得到相同的结论.  相似文献   

2.
研究多重散射效应对舰船尾流气泡群光散射强度和偏振特征的影响是舰船光尾流探测以及新型光自导鱼雷研究的基础. 基于矢量Monte Carlo方法建立了舰船尾流气泡群激光后向探测仿真模型, 重点研究了尾流气泡群的多重散射机理,分析了多重散射效应、尾流气泡群密度对回波信号强度和偏振特征的影响规律. 基于粒子碰撞重要性抽样的基本思想, 在传统能量接收方法的基础上, 提出了回波光子偏振贡献接收方法和回波信号偏振信息统计方法, 解决了小视场系统光子返回概率低无法形成回波能量的难题. 构建了模拟尾流气泡群激光散射强度和偏振探测实验平台, 从实验的角度验证了模拟结果的准确性. 实验和模拟结果的一致性表明, 利用回波强度、偏振信息可表征气泡群距离、密度信息, 从而可对舰船尾流特别是低密度尾流进行高精度的探测和辨识. 关键词: Monte Carlo 偏振 多重散射 气泡  相似文献   

3.
根据尾流气泡群的密度随深度和时间的变化规律以及尾流气泡的浮升运动规律,建立了一种尾流气泡分布模型。基于单个气泡的米氏散射理论,利用多层介质蒙特卡罗模拟方法,对I,IA,IB类海水下的尾流气泡激光后向散射特性进行了模拟。对激光发射深度分别位于海面以下20m和30m处,综合考虑浮游植物影响的散射结果进行了分析。结果表明,沿尾流纵向,由尾流远区到舰船尾流中心区的激光后向散射逐渐增强;海水中浮游植物对后向散射光有显著影响。同时也证明了可利用尾流气泡群的激光后向散射做为鱼雷的引信。  相似文献   

4.
水中粒子偏振效应的变化对激光水下探测领域的研究具有重要意义。针对不同粒子多次散射对后向散射光强以及偏振度的影响规律问题,基于激光偏振特性理论,通过实验测量的方法,对比分析了线偏振激光入射不同气泡大小和不同气泡数密度形成的气泡幕、不同气泡幕所在距离、洁净水与混浊水、不同入射角度情况下回波信号在强度和偏振度特性上的差异性,验证了水下激光偏振特性变化用于激光水下探测领域的可行性。  相似文献   

5.
气泡数密度对尾流光束衰减测量的影响   总被引:1,自引:1,他引:0  
孙春生  张晓晖  朱东华 《光子学报》2009,38(6):1516-1519
为准确地测量出尾流气泡群的衰减,提高前向光尾流探测的可靠性,研究了气泡数密度对尾流光束衰减测量的影响.基于辐射传输方程的小角度近似解,得到了探测截面上的约化功率和漫射功率的表达式.根据测量条件,引入了有尾流气泡和无尾流气泡时探测截面上接收到的辐射功率之比作为透射函数,并进一步引进了复散射校正因子,它表征了复散射效应的强弱.针对典型的尾流气泡分布,通过数值计算得到了不同测量条件下气泡数密度与复散射校正因子、透射函数的关系.数值计算结果表明:复散射校正因子都随气泡数密度的增大单调的增大,透射函数都随气泡数密度的增大单调的减小;测量条件不同,气泡数密度对光束衰减的影响也不同.研究结果表明,给定测量条件和透射比时,利用小角度辐射方程可以得到气泡群数密度的量化信息.  相似文献   

6.
张建生  林书玉  刘鹏  苗润才  杨万民 《光子学报》2007,36(11):2106-2110
用自行设计的测试系统测量了不同航速下船舶尾流的散射光信号,并选用一维离散小波Dmeyer小波对散射光信号进行了5层小波分析.测量和分析结果表明,随着航速增大,船舶尾流散射光照度减小,尾流气泡幕逐渐增强,气泡幕中气泡密度、气泡运动规律、不同直径气泡分布均随之变化.气泡幕的增强可能存在饱和度,在航速增大到一定值时,气泡幕会达到一稳定的密度分布.从小波分析得到的第五层逼近信号来看,不同航速下主峰位置、主峰个数以及峰值差均不同,不同航速下散射光细节信号的第一层均具有一定周期性,航速10 km/h时表现出完美的周期性,出现类似于同方向不同频率简谐振动叠加而出现“拍”的现象.  相似文献   

7.
舰船远场尾流气泡分布特性的数值模拟   总被引:4,自引:0,他引:4  
顾建农  张志宏  张晓晖 《光子学报》2007,36(8):1504-1509
为了了解舰船尾流中气泡的分布特征,为激光探测舰船尾流提供依据,建立了计算热分层环境中舰船远场尾流中气泡数密度分布的数学模型,该模型由抛物化的RaNS方程及气泡输运方程组成,采用k-ε两方程湍流模式.利用该模型数值模拟了舰船尾流中的气泡数密度分布特征、气泡尾流宽度扩展规律,气泡数密度衰减规律,并与实测结果进行了比较,二者定性符合得较好.数值模拟表明舰船尾流中半径为10~30 μm的气泡存活时间最长, 为了确保能在距船尾5 km处还能探测到舰船气泡尾流,其探测的对象应以半径10~30 μm的气泡为主,并且探测准确度至少应能达到识别出初始截面上气泡数密度的3%.  相似文献   

8.
为探索舰船尾流后向光学检测方法,研究了尾流气泡对水中激光脉冲后向散射特性的影响。首先基于Fournier Forand 体积散射函数,利用蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法理论分析了近距离尾流气泡对激光脉冲后向散射特性的影响。然后,采用蓝绿激光脉冲作为光源,实验研究了模拟尾流气泡对激光脉冲后向散射信号的影响。研究表明,尾流气泡的存在会使得激光脉冲后向散射信号前沿位置在时域左移,后沿位置在时域右移,信号时域宽度增加,能量增强,峰值增大且位置在时域左移。最后根据研究结果提出了一种基于激光脉冲后向散射信号特征变化的舰船尾流气泡后向检测方法。  相似文献   

9.
尾流的全息成像方法研究   总被引:2,自引:1,他引:1  
鉴于全息三维成像的独特优点,提出了一种新的尾流测量方法---全息成像测量.在对影响水下全息成像各种因素进行详细理论分析的基础上,自行设计了激光在尾流场的衰减实验和尾流全息成像试验.衰减实验表明,在气泡幕数密度一定的情况下,激光衰减率基本保持恒定;尾流全息成像利用双脉冲激光配合使用4F放大系统首次记录下了气泡幕的全息图像.实验表明,气泡幕全息成像效果良好,证明尾流参量的全息测量方法是可行的.  相似文献   

10.
袁军行  陈良益 《光子学报》2009,38(3):636-640
鉴于全息三维成像的独特优点,提出了一种新的尾流测量方法---全息成像测量.在对影响水下全息成像各种因素进行详细理论分析的基础上,自行设计了激光在尾流场的衰减实验和尾流全息成像试验.衰减实验表明,在气泡幕数密度一定的情况下,激光衰减率基本保持恒定;尾流全息成像利用双脉冲激光配合使用4F放大系统首次记录下了气泡幕的全息图像.实验表明,气泡幕全息成像效果良好,证明尾流参量的全息测量方法是可行的.  相似文献   

11.
马艳  林书玉  鲜晓军 《物理学报》2016,65(1):14301-014301
利用Lagrange方程得到了次Bjerknes力作用下气泡的体积振动方程,并探讨了次Bjerknes力作用下不同参数对气泡体积振动振幅和振动初相位的影响,研究了振动初相位差为π和0的气泡对在液体中形成的散射声场特征.结果表明:次Bjerknes作用力下,相邻气泡半径、气泡间距、多方指数均能影响气泡的体积振动振幅,气泡对的均衡半径、气泡间距和驱动频率则对气泡振动初相位产生明显影响;相距很近、相位相差为π的两个气泡的散射声压与气泡体积振动振幅、气泡间距、驱动频率和振动初相位有关,随声场距离成反比减小,与声场位置有关,其平均散射声功率是单个孤立气泡的1/6(kd_(12))~2半径相同、相距很近、相位相同的两个6气泡的散射声压与气泡振动初相位、体积振动振幅、气泡间距、驱动频率有关,随声场距离成反比减小,其平均散射声功率是单个孤立气泡的4倍.  相似文献   

12.
含气泡液体中气泡振动的研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
王勇  林书玉  莫润阳  张小丽 《物理学报》2013,62(13):134304-134304
研究了含气泡液体中单个气泡在驱动声场一定情况下的振动过程. 让每次驱动声场作用的时间特别短, 使气泡半径发生微小变化后再将其变化反馈到气泡群对驱动声场的散射作用中去, 从而可以得到某单个气泡周围受气泡散射影响后的声场, 接着再让气泡在该声场作用下做短时振动, 如此反复. 通过这样的方法, 研究了液体中单个气泡的振动情况并对其半径变化进行了数值模拟, 结果发现, 在液体中含有大量气泡的情况下, 某单个气泡的振动过程明显区别于液体中只有一个气泡的情况. 由于大量气泡和驱动声场的相互作用, 使气泡半径的变化存在多种不同的振动情况, 在不同的气泡大小和含量的情况下, 半径变化过程分别表现为: 在平衡位置附近振荡的过程; 周期性的空化过程; 一次空化过程后保持某一大小振荡的过程; 增长后维持某一大小振荡的过程等. 所以, 对于含气泡液体中气泡振动的研究, 在驱动声场一定的情况下, 必须考虑气泡含量的因素. 关键词: 含气泡液体 超声空化 散射 数值模拟  相似文献   

13.
建立了气泡室中“胚胎”气泡成长为可见气泡模型.初步计算表明,“胚胎”气泡在成长为可见气泡的过程中,它不仅要从其周围吸收热量,而且还有分子进入到它的里面.理论上可以合理解释能量相同的中子和质子入射到气泡室所产生的径迹上的气泡半径是不同的,中子在气泡室中产生的径迹细长,而质子在气泡室中产生的径迹粗短;可以合理解释在同一径迹上某个区域内可以有半径大小相差不多的气泡存在;也可以合理解释电荷数较多的入射粒子较能量相同但电荷数不同的入射粒子,其在气泡室中径迹上气泡的半径要大;理论上预测入射粒子刚进入气泡室时,其径迹上有大气泡破裂现象发生.通过选择合适的工作物质可以提高气泡室的灵敏度和探测效率.  相似文献   

14.
The scattered acoustic pressure and scattered cross section of bubbles is studied using the scattered theory of bubbles. The nonlinear oscillations of bubbles and the scattering acoustic fields of a spherical bubble cluster are numerically simulated based on the bubble dynamic and fluid dynamic. The influences of the interaction between bubbles on scattering acoustic field of bubbles are researched. The results of numerical simulation show that the oscillation phases of bubbles are delayed to a certain extent at different positions in the bubble cluster, but the radii of bubbles during oscillation do not differ too much at different positions. Furthermore, directivity of the acoustic scattering of bubbles is obvious. The scattered acoustic pressures of bubbles are different at the different positions inside and outside of the bubble cluster. The scattering acoustic fields of a spherical bubble cluster depend on the driving pressure amplitude, driving frequency, the equilibrium radii of bubbles, bubble number and the radius of the spherical bubble cluster. These theoretical predictions provide a further understanding of physics behind ultrasonic technique and should be useful for guiding ultrasonic application.  相似文献   

15.
碳纳米粒子悬浮液具有良好的光限幅性质,是一种优良的宽波段光限幅材料。通过热传导方程和米氏散射理论建立了微气泡半径与入射光能量、碳纳米粒子悬浮液散射系数和透过率的理论模型。采用Matlab数值模拟了散射系数随微气泡尺寸因子的变化关系,碳纳米粒子悬浮液光限幅性能随入射光能量的变化规律。研究了气泡尺寸因子、入射激光能量以及波长对碳纳米粒子悬浮液光限幅特性的影响。研究发现当激光能量达到一定值时,微气泡的半径保持恒定,不再随入射激光能量的增加而增加。微气泡尺寸的增大对碳纳米粒子悬浮液的透过率有着显著的影响。同时,碳纳米粒子悬浮液对不同入射光波长和光能表现出不同的光限幅性能。研究结果为实验研究提供了理论指导。  相似文献   

16.
Coupled equations describing the radial and translational dynamics of an encapsulated gas bubble in an ultrasound field are derived by using the Lagrangian formalism. The equations generalize Church's theory by allowing for the translation motion of the bubble and radiation losses due to the compressibility of the surrounding liquid. The expression given by Church for the inner bubble radius corresponding to the unstrained state of the bubble shell is also refined, assuming that the shell can be of arbitrary thickness and impermeable to gas. Comparative linear analysis of the radial equation is carried out relative to Church's theory. It is shown that there are substantial departures from predictions of Church's theory. The proposed model is applied to evaluate radiation forces exerted on encapsulated bubbles and their translational displacements. It is shown that in the range of relatively high frequencies encapsulated bubbles are able to translate more efficiently than free bubbles of the equivalent size.  相似文献   

17.
气泡室中"胚胎"气泡的联并成长为可见气泡的理论计算   总被引:1,自引:1,他引:0  
借助岛的联并理论,可以很好地解决气泡室中"胚胎"气泡成长为可见气泡问题.理论计算表明,联并后的大"胚胎"气泡在成长为可见气泡的过程中,气泡的半径不仅与工作物质如液体的表面张力系数、饱和蒸汽压和流体的沸点有关,而且还与"胚胎 "气泡从其周围吸收热量和"胚胎"气泡联并的个数有关.理论上可以合理解释能量相同的中子和质子入射到气泡室所产生的径迹粗短;也可以合理解释电荷数较多的入射粒子较能量相同但电荷数不同的入射粒子,其在气泡室中径迹上气泡的半径要大.  相似文献   

18.
本文对液体内的声空化气泡的成长与破裂过程进行数值计算,得到各种情况下气泡壁的运动情况.通过对不同初始半径、不同频率下声空化气泡运动的计算,得到空化气泡半径小于共振半径,可以增强空化效果,而单一的增强声场的频率并不一定能加强声空化效果,为增强空化效果提供理论依据.研究各种信号作用下声空化气泡成长情况,明确方波信号激励下的...  相似文献   

19.
Ultrasound contrast agents are encapsulated microbubbles whose nonlinear acoustic scattering signatures have been the foundation of their use in diagnostic imaging. The coupled oscillations of microbubbles along their lines of center are investigated theoretically using radial equations in the monopole approximation and an energy balance, which is obtained for the system. Coupled microbubble pairs of different initial radii are investigated numerically relative to the normal modes for the linearized system. For microbubble pairs of different size bubbles driven below the mode of the smaller bubble and above the mode of the larger bubble, it is shown that oscillations of the smaller agent are affected substantially more by the coupling than those of the larger one. For separation distances of 10 and 500 microns, a difference of approximately 10 dB occurs in the second harmonic output of a 1.0-micron radius agent coupled with a 2.2-micron radius agent forced at 2.0 MHz and 0.3 MPa. The subharmonic spectral peak is shown to decrease approximately 19 dB for the coupling of 1.5- and 2.2-micron radius agents at 10- and 500-micron distances under the same acoustic forcing conditions. These coupling effects on the radiated pressure and its spectral power are highlighted for contrast agent imaging applications.  相似文献   

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