三维浅海环境下孤立子内波对低频声能流的传播影响

针对三维浅海环境下孤立子内波对低频声信号传播特性的影响问题,基于Oxyz坐标系下的三维浅海低频声场有限元计算方法,以声能流为研究对象,仿真分析了内波存在对低频声信号传播特性的影响规律。研究结果表明:受内波影响,在xOz平面,声能流垂直分量的传播偏转角度呈现周期性的起伏规律;随着声源深度的增加,内波对声能流偏转角度的影响深度也随之增加。对xOy平面,当声源位于温跃层以上时,随着接收深度的增加,各深度平面上声能流水平分量的偏转角越大;随着声源深度的增加,内波对各深度平面上声能流的影响逐渐减弱。     

南中国海海域存在孤立子内波条件下的声场统计特性

利用南中国海浅海海域低频声传播起伏实验中获取的水文数据,结合二维平流模型重构出声传播路径上的动态声速场,使用蒙特卡洛方法研究了有无孤立子内波经过时声传播路径上的声传播损失统计特性,并与实验结果进行了对比分析。仿真和实验结果表明:当孤立子内波经过声传播路径时,声传播损失起伏剧烈;与"下发上收"相比,"下发下收"情况下传播损失的概率分布更加分散。     

海洋内波遥感探测中的数学问题

海洋内波是重要的海洋动力过程,在海洋中普遍存在,对海洋内波的遥感探测具有重要的研究意义和应用需求.内波的遥感探测涉及内波传播模型的建立与求解、内波遥感图像处理与特征提取、基于遥感图像的内波参数提取与反演,最终建立内波传播的预测与预警模型,上述都需要数学方法的支持.基于内波遥感研究的迫切需求,论述其在各环节上亟待解决的数...     

表面波诱导的近底高浓度泥沙水层内波动场的计算

随着水质恶化,底泥悬浮对水质的重要影响受到极大地关注.计算机的迅速发展为数值模拟底泥运动与再悬浮研究提供了可靠手段.利用连续性方程和N-S方程模拟流体质点运动,采用VOF法追踪自由面和水-泥沙水的相界面运动,建立了空气-水-高浓度泥沙水的数值波浪水槽,实现了波浪作用下的流场动力学响应模拟.利用波谱分析手段,分析了流场中表面波和内波耦合波场的波动特性,提出了小幅值线性波动场的计算方法.     

连续分层重力内波的数学模型及其传播模式

以差分法数值求解给定频率的特征值（波数），描述连续分层重力内波的传播模式，揭示出该内波的色散具有异向性的特征。采用内波差分特征值数值法对密度均匀分布流场进行求解，其解与表面行波解析法结果是一致的。     

两层流体中大直径圆柱体的水动作用力

研究了两层流体中大直径垂直圆柱体上的水动力特性．基于分离变量法,建立了绕射势和辐射势的解析解,导出了作用在大直径圆柱体上水动作用力的计算公式．与单层流体不同,对两层流体,作用在大直径圆柱体上的水动作用力,除了表面波模态的波浪力、附加质量和阻尼系数外,还有内波模态的波浪力、附加质量和阻尼系数．对所建立的求解模型进行数值计算分析的结果表明,在某个频率范围内,流体的分层效应对这些水动力量的影响是不可忽视的．     

2001南中国海实验温度场与声传播起伏及内潮(波)特征反演

对ASIAEX 2001南中国海声场与水体相互作用实验的温度场起伏数据和声传播起伏数据进行了分析,结果表明:(1) 内波引起的质点垂直平均位移的峰峰值超过40?m;(2) 由声脉冲前沿传播时间平均起伏所表征的声传播起伏,其峰峰值超过100?ms.在此基础上,对温度场起伏数据进行谱分析,得到影响海洋起伏的主要内波分量;声传播起伏数据经Burg法谱分析反演得到的内波主要周期,与温度场的结果一致.比较了垂直于大陆架方向和平行于大陆架方向的温度场起伏谱结构,以及两个方向的声传播起伏谱结构;利用脉冲多途结构和脉冲传播时间分别提取声传播起伏信息的参量,由其表征的声传播起伏谱结构也进行了比较.     

Drag increment of internal waves generated by horizontally moving spheroid in supercritical regime

A theory on the drag increment of internal waves with a spheroid moving horizontally at a high velocity （or for large internal Froude number） in uniformly vertically stratified fluid （or ocean） is presented in the present paper. A surface source distribution is employed to model a hydrodynamic interaction between the spheroid and the stratified fluid. From theoretical results, it is shown that there exists an asymptote of zero-drag increment in supercritical regimes, where internal Froude numbers are larger than the critical internal Froude numbers. When the spheroid reduces to a sphere, the results in this paper is in good agreement with the previous theoretical and experimental results of the sphere.     

基于广义高阶非线性薛定谔方程深海内波传播的数值模拟

基于与实际海洋背景参数相关的广义高阶非线性薛定谔方程,首先讨论了不同的海洋环境参数对方程的非线性项和频散项的影响;然后通过有限差分算子给出了方程的二阶三层数值差分格式,并且分析了该差分格式的稳定性与精度阶;最后又通过得到的差分格式数值模拟了不同的海洋环境参数下深海内波的传播情况,结果显示:内波由深海向浅海的传播过程中,随着总水深的变化,发生了分裂现象,并且密度差之比越大,波的分裂速度越快.     

浅海内波环境下声场干涉条纹的稀疏重建

针对浅海内波引起的干涉条纹“扭曲”问题,利用耦合模理论,提出了一种声场干涉条纹的稀疏重建方法.该方法主要分为两个步骤:1)将干涉条纹近似为几组二维正弦的和,并用向量有限新息率方法重建; 2)根据耦合模理论,未耦合模对的二维频率不随内波位置变化,而耦合模对的频率随内波位置变化.因此,二维频率可以分为两部分:未耦合模对包含了波导的信息,可用于背景环境规则干涉条纹的重建和波导不变量的估计;耦合模对包含了内波的位置信息,可用于内波的追踪.仿真结果表明,本文方法在内波环境下能够提供有效的干涉条纹重建、波导不变量估计和内波的追踪.