三层密度分层流体界面内波三阶Stokes解的研究

以小振幅波理论为基础,利用摄动方法研究了三层密度分层流体的界面内波,给出了各层流体速度势的三阶渐近解及界面内波波面位移的三阶Stokes波解。结果表明：界面内波波面位移的三阶Stokes波解描述了界面波的三阶非线性修正及两界面波之间的三阶非线性相互作用;波速不仅取决于波数和各层流体的厚度,而且还与波幅有关。     

一维粗糙地表面下方埋藏目标SAR成像

提出一种快速实现一维粗糙地表面下方埋藏金属目标的成像算法.用层内波传播算法结合谱加速的前后向迭代算法(PILE+FB-SA)计算一维粗糙面下方埋藏金属目标的后向散射;用得到的后向散射数据结合后向投影算法实现二维SAR(synthetic aperture radar)成像,研究窗函数的选取,讨论目标位置及尺寸大小变化的影响.用具有高斯谱的粗糙面模拟实际地表面,并采用锥形波入射以减小人为截断粗糙面引起的边缘效应.由于散射数据由快速数值算法得到,该算法不受地面和目标参数限制,可以实现任意粗糙地表面和复杂目标成像,对地下目标探测具有重要的应用价值.     

连续分层海洋中内波传播的一种数值模式

基于Euler方程,使用有限体积法建立了一种密度为连续分层情况下、适应水深变化的水域中内波传播的数值模式.为了使计算格式能够达到二阶精度,对流项的处理使用了TVD (total variation diminishing)格式.将SIMPLE算法引入连续分层海洋中内波的数值计算,为了简化计算并方便地适应多种TVD格式,在计算预估速度场时采用了显式格式,而没有采用传统的隐式格式;鉴于在原始的SIMPLE算法中没有涉及到由于密度扰动而引起的静水压力场的改变问题,给出了该问题的计算方法.因此改进了SIMPLE算法.出流边界的处理采用阻尼消波和Sommerfeld辐射条件相结合的方式,以使内波得到有效的衰减和释放.将等水深水域的数值解和理论解进行了比较,两者吻合较好;并对存在潜堤时数值计算的不同时刻密度变化的空间分布进行了详细的定性分析.计算结果表明,所建立的数值模式能有效地模拟内波的传播和变形.      

浅海孤子内波对水平纵向相关性的影响*

基于理论和模型仿真对孤子内波存在下的水平纵向相关系数的变化进行了研究。理论上推导出浅海孤子内波存在情况下的声场水平纵向相关系数随时间的变化规律,并且运用二维抛物方程模型（Ram）验证理论推导结果。结果表明,孤子内波会导致水声纵向相关系数的变化,并且水平纵向相关系数的变化是由于简正波的干涉所导致。我们给出特定环境下的水平纵向相关系数随时间变化的结果,当环境中第一、二号简正波占主导地位时,水平纵向相关系数会呈现出周期变化的结果。     

不同分层流体中内波对潜体作用力的比较

利用边界元方法计算内波对潜体的一阶垂荡波浪力和一阶纵摇波浪力矩.针对两层流体和线性分层流体模式,计算分析了细长回转体受到内波的波浪荷载,得到了相应的经验公式,并与均匀流体的情况进行了比较.结果表明:在某些频率段上,两层流体中实际内波对潜体的波浪作用力要远大于均匀流体中近水表面波对其的影响;线性分层流体中考虑流体密度的分层效应对水下潜体运动姿态的影响是很重要的.     

海洋内波对水下声场的影响

海洋内波是海水内部的波动之一,它与海洋表面的海浪运动有着非常不同的物理特征。海洋内波会引起海水温度剖面发生剧烈的波动,这种波动具有很强的方向性和时变性,对水下声传播影响巨大,并展现出一些很奇特的声波导效应(包括二维波导效应和三维波导效应),给水下目标的探测与定位以及水声通信等带来严重影响。海洋内波对声场的影响研究涉及到海洋动力学和水声学两个学科领域,文章重点介绍海洋内波对声场影响研究领域的相关进展,并对内波环境下典型声波导现象进行了讨论,最后对该领域未来的发展进行了总结和展望。     

内波、潮导致的声简正波幅度起伏及其深度分布

分析2005黄海声传播—内波实验传播起伏数据,观察（1）号声简正波幅度起伏及其深度分布特征。非线性内波（IW）通过接收阵可以导致脉冲峰值约5 dB起伏,幅度起伏垂向分布与简正波本征函数的微分分布吻合良好,（M2）潮致信号幅度起伏也满足相同深度分布特性。然而内波和潮致起伏的垂向相位变化明显不同:前者本征函数峰值两侧起伏信号反相,而后者近乎同相。前者由接收器与简正波分布的相对移动决定,而后者取决于简正波和水听器位置变化的复合效应。     

耦合微扰简正波方法与孤立子内波

水平变化环境下声场简正波解的计算精度和效率取决于本地简正波的计算方法。提出一种完备的一阶微扰理论方法,并引入迭代算法,获得了本地简正波水平波数和本征函数的精确表达式。数值结果表明,改进后的微扰简正波方法得到的简正波水平波数和本征函数精度比前人方法更高,与KRAKENC计算结果吻合较好,而计算速度比KRAKENC快100倍。同时将微扰简正波方法与耦合简正波理论结合,应用到海水声速水平变化剧烈的孤立子内波群环境。数值结果表明,该方法计算得到的传播损失与COUPLE07在单次散射近似下的计算结果吻合较好,计算速度比COUPLE07快25倍,并将该方法在声场计算中的适用频率提高到了3 kHz。     

一种监测浅海内波的声学方法 *

根据多途结构到达时间间隔大小与温跃层水文环境参数之间的关系 ,研究利用多途结构的变化来监测由内波 (或内潮汐 )引起的温跃层起伏的方法。并从实验上验证了这一方法的可行性     

应用非线性薛定谔方程模拟深海内波的传播

本文选取东沙岛以东深海区域,应用描述深海内波的非线性薛定谔方程,采用啁啾的思想,研究了频散和非线性效应之间的关系,模拟了深海内波的传播.数值模拟内波演变趋势与MODIS影像拍摄到的内波演变趋势基本符合,从而验证了应用非线性薛定谔方程模拟深海弱非线性内波传播的合理性. 关键词： 深海内波 啁啾 非线性薛定谔方程 频散和非线性