三维海洋波导中散射目标快速声学远场成像

研究用声传播远场分布信息成像海洋波导环境中三维散射目标的反问题,提出一种指示器样本成像方法,在不需要预先知道散射目标的任何声学和几何特性的情况下,可以快速得到其位置、形状等几何信息的一个理想的像.数值试验表明,该方法对成像海洋波导中三维散射目标是有效的,即使在有限孔径测量方式和具有噪声测量数据时,也能够得到散射目标的一个理想成像,表明海洋波导边界的多重反射效应对成像效果具有一定的正面影响.     

Flat Solitary Waves due to a Submerged Body Moving in a Stratified Fluid

A theoretical model for interaction of a submerged moving body with the conjugate flow in a three-layer fluid is proposed to depict the internal flat solitary wave, which is observed in experiments conducted by the present authors. A set of coupled nonlinear algebraic equations is derived for the interracial displacements. The numerical results indicate that （a） the conjugate flow due to a two-dimensional body moving at the bottom possesses an apparent behaviour with two convex interfaces, （b） the solution satisfying the existence criterion is always unique near the relatively stable state of system. Theoretical analysis is qualitatively consistent with the experimental results obtained.     

拖曳体激发内波时空特性实验及其理论模型

在具有密度跃层的分层流体中,采用沿水槽中纵剖面对称布置电导率探头阵列的方法,对1个球体和2个不同长径比细长体在拖曳运动下激发内波的时空特性进行了系列实验.结果表明:存在一个与长径比近似为线性关系的临界Froude数Frc,当FrFr_c时,内波相关速度均与物体运动速度一致,体积效应内波为主控内波,内波波高均随拖曳速度增大而先增大后减小,Lee波峰值对应速度随长径比增大而增大;当FrFr_c时,内波相关速度均小于物体运动速度,其相关速度Froude数Fr_(iw)均在0.43—1.18之间的一个条带内变化,尾迹效应内波为主控内波,内波波高均随拖曳速度增大而近似线性增大.此外,从波形结构上看,体积效应内波关于水槽中纵剖面是对称的,而尾迹效应内波关于水槽中纵剖面是不对称的.结合上述实验结果,在已有针对拖曳球产生内波的等效源理论模型基础上,针对体积效应内波,提出了不同长径比模型的等效源移动速度和体积的设置方法;针对尾迹效应内波正对称和反对称这一特性,提出了正对称组合源和反对称组合源理论模型及其参数设置方法.所得计算结果在波高、波形结构和波系分布上与实验结果符合良好,表明了所提出的理论模型及其参数设置方法的合理性和有效性.     

海洋波导中三维可穿透目标的快速声学成像

研究了用声传播远场分布信息来成像海洋波导环境中三维可穿透目标的反问题.建立了求解这类反问题的远场方程,基于内透射边界值问题的分析,讨论了远场方程解的唯一性和可解性,证明了总能找到远场方程的一个在最小平方意义下的近似解,其模在可穿透目标内部的取值是小的,而在外部的取值是大的,进而发展了一种快速成像可穿透目标的一种指示器样本方法.数值试验表明了这种方法是有效的,即使在有限孔径测量方式的情况,也能够得到未知目标的一个理想成像,而且不需要先验知道可穿透目标的任何几何与物理信息.