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海洋科学进展 2023年第3期41卷 510-519页

作者：杨春梅刘宗伟姜莹吕连港肖斌自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 崂山实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

将海洋模式与声传播模型结合在一起,设计开发了一种适用于高性能计算机的全球海洋声学预报系统FIO-GOAFS,该系统以自然资源部第一海洋研究所全球0.1°分辨率海浪-潮流-环流耦合模式(FIOCOM)为基础,利用海洋模式预报的温、盐、深参数计... 详细信息

将海洋模式与声传播模型结合在一起,设计开发了一种适用于高性能计算机的全球海洋声学预报系统FIO-GOAFS,该系统以自然资源部第一海洋研究所全球0.1°分辨率海浪-潮流-环流耦合模式(FIOCOM)为基础,利用海洋模式预报的温、盐、深参数计算声速剖面,并对声速剖面进行水声环境特征诊断,之后将海洋模式与水下声场传播模型协同连接,结合地声模型(海底地形和底质参数),实现了全球海域的水声环境特征诊断及水下声场及相关结果的预报。海洋模型提供水下声学预报所需的水体声速、海浪波高等参数,地声模型提供海底地形、底质声速、密度以及衰减等参数,通过调用海洋-声学连接模块提取声传播路径的地形及海洋环境参数剖面,实现海洋模型和声学模型的有效连接。全球海洋声学预报系统在高性能计算机上并行实现,主要包括声场计算中的频点、方位角并行以及声学预报时针对地理空间区域的并行。最后,利用该系统预报并分析了全球海域的水声环境特性及声呐作用距离的季节变化和空间分布特征,为现代声呐的设计、操作和水下应用提供参考。

关键词：声学预报海洋模型声传播特性声道水声环境特性

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基于FIO-COM的复杂海洋环境下的声传播效应研究

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海洋科学进展 2024年第3期42卷 578-589页

作者：杨春梅李润刘宗伟姜莹吕连港李显阳自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 崂山实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

海洋声学预报系统将海浪-潮流-环流耦合的海洋模型FIO-COM(Coupled Ocean Model)与水下声场传播模型协同连接。在此基础上,本文利用海表面高度异常数据识别和预测海洋中尺度结构的位置和演变,并生成相应的中尺度海洋环境下的声学参数,... 详细信息

海洋声学预报系统将海浪-潮流-环流耦合的海洋模型FIO-COM(Coupled Ocean Model)与水下声场传播模型协同连接。在此基础上,本文利用海表面高度异常数据识别和预测海洋中尺度结构的位置和演变,并生成相应的中尺度海洋环境下的声学参数,可用于分析各种包含海洋中尺度结构在内的复杂海洋环境下的声传播效应。利用该系统计算并分析了冲绳海槽、黑潮锋面和北太平洋冷涡等实际海洋环境下的声传播效应,研究结果表明:相对于水体声速场的结构变化,冲绳海槽地形对声传播的影响更为显著,海槽外侧的声源在穿越海槽传播时,大部分声能量陷落在海槽底部,很难到达海槽对面;不考虑地形的影响,黑潮锋表面较高的水温能够导致近海面水域声能量减弱,相对于距离无关水体环境,声传播损失增大约5~10 dB;北太平洋冷涡使得声能量提前汇聚,进而改变汇聚区的宽度、强度和位置。

关键词：声学预报海洋模型中尺度结构声传播效应

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加筋圆柱壳体及其支撑结构的声振特性研究

加筋圆柱壳体及其支撑结构的声振特性研究

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作者：申华江苏科技大学

学位级别：硕士

带有支撑结构（基座）的加筋圆柱壳体作为水下航行器的简化结构模型，国内外很多学者进行了大量的理论、试验及数值分析研究，而对含有多种基座（壳体上基座、平台上基座及舱壁上基座）的模型比较研究则较少。基座作为安装动力设备在加... 详细信息

带有支撑结构（基座）的加筋圆柱壳体作为水下航行器的简化结构模型，国内外很多学者进行了大量的理论、试验及数值分析研究，而对含有多种基座（壳体上基座、平台上基座及舱壁上基座）的模型比较研究则较少。基座作为安装动力设备在加筋圆柱壳体上的基础，在支撑设备的同时也将振动传递到壳体。基座至壳体的振动传递特性直接影响到壳体的振动和声辐射特性，因此本文通过研究其振动传递特性来指导水下航行器的声学设计性能，具有十分重要的意义。本文的内容主要包括以下几个方面：首先，本文以一个内部带有基座的加筋圆柱壳体作为试验装置，以基座至壳体的振动传递特性为主线，对加筋圆柱壳体进行试验研究和数值分析，将其结果与试验结果进行对比，从而验证数值计算的正确性。在数值计算模型中对基座结构参数和壳体结构参数进行修改，研究其对振动传递特性的影响。其次，在研究刚性质量阻振技术的基础上，发展并设计了一种新型的空心质量阻振结构（空心方钢质量结构），其阻振效果优于实心方钢质量阻振结构。在基座至壳体主要振动传递路径上布设了空心方钢质量阻振结构，对基座至壳体的振动传递路径进行阻振控制。研究结果表明：在不同位置的基座周围布设空心方钢质量阻振带，其阻振效果因基座及其周围的具体结构不同而存在明显的差异。最后，基于有限元/边界元法、统计能量法及混合法等理论，采用VA One软件对加筋圆柱壳体的声辐射进行宽频段分析与预报，研究了壳体参数、基座参数和布设空心方钢质量阻振对壳体声辐射的影响。研究结果表明：增加壳体厚度、基座面板厚度、和布设空心方钢质量阻振都能有效降低基座传递至壳体的振动及辐射噪声。本文通过试验研究和数值分析的方法，研究了不同结构参数下基座至壳体的振动传递规律，分析了质量阻振对振动传递路径的阻振效果，预报了不同参数下的壳体声辐射特性。这对于水下航行器的声学设计具有重要的参考意义。

关键词：振动传递试验加筋圆柱壳体空心方钢质量阻振声学预报基座

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