利用水平阵模态域波束形成判别声源深度*

针对近水面声源和水下声源的深度判别问题，根据近水面声源难以激发低阶模态的物理现象，研究利用声源波数谱结构和波数位置的不同来分辨近水面声源和水下声源。通过采用MVDR的谱估计方法进行模态域波束形成，补偿水平阵各阵元之间各号简正波的相位差，获得主瓣窄、旁瓣低的声源信号波数谱。波数谱的波数位置与频率呈近似线性关系，水中声速剖面、海底参数、海深都会影响波数谱的具体结构和位置。此外，声源信号的到达角估计误差同样也会影响波数谱主瓣的位置估计。数值仿真结果表明，在浅海负跃层声速剖面条件下，可利用水平阵模态域波束形成判别声源深度，区分近水面声源和水下声源。     

Internal waves from a body accelerating in a thermocline

Many papers study the steady wave system around bodies moving in thermoclines but little attention has been given to unsteady wave systems. This paper concentrates on the unsteady wave systems around accelerating bodies in thermoclines. The wave shapes are calculated using a theory derived from a dispersion relation based on an exp-tanh density profile. All modes of oscillation can be determined and it is shown that for the lowest mode both oblique and transverse waves occur whereas for the higher modes the presence of transverse waves depends on the background conditions and on the speed of the body. Cauchy-Poisson impulsive start waves are included. The theoretical wave shapes compare quite well with those calculated using finite-difference formulations of the full Navier-Stokes equations when a body accelerates from rest.It is also shown how the dispersion relation =N sin together with the WKB approximation can produce the same plan-view wave forms as those obtained using the thermocline wave dispersion relation given by [17, 30].     

多孔介质高温蓄热的热性能分析

高温蓄热是太阳能热发电、高温热利用中的重要组成部分。本文对基于多孔介质和熔融盐流体的高温蓄热过程进行了计算分析,对蓄热时间、流体进口温度、进口速度对斜温层温度分布的影响进行了分析。结果表明进口温度对斜温层厚度的影响较小,进口速度的增加会导致斜温层厚度的增加。同时对流体和多孔介质的温度差进行了分析,得到了应用于局部热平衡和非热平衡的雷诺数判据。     

温跃层及其变化对被动声纳检测概率的影响

根据被动声纳工作原理,构建被动声纳探测水下目标物概率数学模型。利用声学调查实测数据,综合考虑传播损失、环境噪声、和水文环境分布及季节变化,研究温跃层垂直分布及季节变化对声纳检测概率的影响。结果表明:温跃层对被动声纳影响巨大,逆温跃层环境中,声纳检测概率从海表向下逐渐减小;正温跃层对声纳总的影响与逆温跃层相反,在正温跃层上界,检测概率从表层向下先减小后增大;逆温跃层对被动声纳检测概率的影响随目标物与声纳距离的增大而增大,正温跃层影响相反。     

浅海内波影响下的波导不变量变化特性分析

针对浅海内波引起波导不变量变化的问题,利用声场波导不变量的概率分布并结合声场简正波的理论,研究了内波活动下波导不变量的时变性,给出了波导不变量变化的机理和规律.具体结论是,在负跃层波导中,声场的波导不变量的最大概率取值具有明显的频变特性.内波环境下,当声传播方向与内波波阵面平行时,接收声场简正波的幅度变化不大,但是简正波的相慢度差和群慢度差的变化却能引起波导不变量最大概率取值的变化;而当声传播方向与内波波阵面垂直时,内波引起的简正波耦合同样会导致波导不变量的最大概率取值的明显变化.     

浅海周期起伏海底环境下的声传播

海底粗糙对水下声传播及水声探测等应用具有重要影响.利用黄海夏季典型海洋环境,分析了同时存在海底周期起伏和强温跃层条件下的声传播特性,结果表明:由于海底周期起伏的存在,对于低频(<1 kHz)、近程(10 km)的声信号,传播损失可增大5—30 dB.总结了声传播损失及脉冲到达结构随声源深度、海底起伏周期及起伏高度等因素变化的规律.当海底起伏周期不变时,起伏高度越大引起的异常声传播的影响随之变大;当起伏高度不变时,随着起伏周期变大,其对声传播的影响逐渐变小.用射线理论分析了其影响机理,由于海底周期起伏改变了声波与海底的入射和反射角度,使得原本小掠射角入射到海底的声线变为大掠射角,导致海底的反射损失增大;另一方面,声线反射角度的改变会使得原本可以到达接收点的声能量,由于与海底作用次数增加或变为反向传播而大幅度衰减.在浅海负跃层环境下,声源位于跃层上比位于跃层下对声传播影响更大.周期起伏海底对脉冲声传播的影响表现在引起不同角度的声线(或简正波号数)之间的能量发生转化,一些大角度声线能量衰减加大,多途结构变少.多途结构到达时间及相对幅度的变化进而影响声场的频谱,会使得基于匹配场定位的方法性能受到影响.所以,声呐在实际浅海环境中应用时,应对起伏海底的影响予以重视.此外,研究结果对海底地形测绘空间精度的提高也具有重要参考意义.     

Stratification and tributyltin variability in San Diego Bay

Tributyltin (TBT), a biocidal antifoulant in many marine paints, was measured in near-surface and near-bottom water over a 25 h period at the entrance to a marina in San Diego Bay, USA. Surface water concentrations varied from 20 to 225 nanograms per liter (ng dm^?3) as TBT chloride and bottom water varied from non-detectable (<1 ng dm^?3) to 77 ng dm^?3. Surface water concentrations varied, with highest concentrations associated with ebbing tides, and lowest concentrations with flooding tides, indicating that the yacht basin is a source of TBT. Bottom water TBT concentrations were almost always lower than corresponding surface water concentrations. The highest bottom water concentrations were associated with flooding tides and lowest surface water TBT concentrations. Physical water column measurements indicate that vertical stratification developed during ebbing tides and dissipated during flooding tides. This accounted for maximum bottom water and minimum surface water TBT concentrations during flooding tides, due, at least in part, to vertical mixing and dilution during flood tides.     

操作参数对熔融盐高温斜温层蓄热性能的影响

首先提出了一种新型熔融盐高温斜温层耦合蓄热单罐系统,然后基于多孔介质局部热平衡理论,建立了熔融盐高温斜温层蓄热的局部热平衡数值模拟模型,研究了熔融盐进口流速、进口温度及工作温差等操作参数对斜温层蓄热单罐热性能的影响,并在熔融盐传热-蓄热实验平台上进行了试验研究。发现:当进口速度为0 001 m/s级及降低工作温差等有利于降低斜温层厚度,模拟得到的蓄热单罐轴向温度分布变化与实验结果趋于一致。因此,合理选取这些参数对蓄热单罐的正常运行是非常必要的,结果可以用于指导蓄热单罐的设计。