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三维耦合简正波-抛物方程理论

声学技术 2003年第Z2期22卷 149-151页

作者：彭朝晖中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100080

　　引言　　海洋中存在着非常复杂的海底地形、底质变化、以及声速剖面的三维变化.这些环境变化会对声传播产生强烈的影响,人们因此不得不考虑三维海洋环境中声场计算的问题.Abawi等[1]将耦合简正波理论和抛物方程方法结合起来,提出了... 详细信息

　　引言　　海洋中存在着非常复杂的海底地形、底质变化、以及声速剖面的三维变化.这些环境变化会对声传播产生强烈的影响,人们因此不得不考虑三维海洋环境中声场计算的问题.Abawi等[1]将耦合简正波理论和抛物方程方法结合起来,提出了耦合简正波-抛物方程(CMPE)理论.CMPE理论在垂直方向采用本地简正波分析,在水平与方位角方向采用抛物方程方法求解简正波幅度方程,可以充分发挥抛物方程法水平方向计算速度快的优点,并克服抛物方程在频率增高和海深增加时计算速度急剧下降的缺点.彭朝晖等[2]在此基础上,结合我国学者提出的广义相积分(WKBZ)理论[3]和波束位移射线简正波(BDRM)理论[4],提出了一个快速预报声在水平变化海洋环境中传播的数值方法.本文在文献[2]工作的基础上,将二维问题推广至三维(CMPE3D).……

关键词：三维变化耦合简正波抛物方程简正波理论 parabolic equation 计算速度海洋环境方程方法射线简正波简正波分析问题推广水平方向数值方法声速剖面声场计算基础环境变化海底地形垂直方向声传播

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水平变化波导中的全局矩阵耦合简正波方法

水平变化波导中的全局矩阵耦合简正波方法

基于声传播损失的南海海域地声参数敏感性分析

中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议

作者：杨春梅骆文于中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室中国科学院研究生院

不同于水平变化波导中传统的耦合系数传播矩阵求法,本文提出全局矩阵（DGM）一次性求解各段模式的耦合系数,同时改善了现有模型中对距离函数的归一化方法,避免了泄露模式导致的数值溢出问题,提高了声场计算的稳定性。本文给出了该方法... 详细信息

不同于水平变化波导中传统的耦合系数传播矩阵求法,本文提出全局矩阵（DGM）一次性求解各段模式的耦合系数,同时改善了现有模型中对距离函数的归一化方法,避免了泄露模式导致的数值溢出问题,提高了声场计算的稳定性。本文给出了该方法对标准问题声场的数值解,并与解析解进行了比较,结果表明,该方法是一种稳定精确的水平变化波导中的声场计算方法。

关键词：全局矩阵耦合简正波楔形海底

来源： cnki会议评论

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海洋科学进展 2024年第3期42卷 590-601页

作者：李润杨春梅宋鹏李官保刘宗伟姜莹吕连港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 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100

以中国南海地声-水声联合调查实验数据为基础,利用多道地震数据偏移成像以及浅地层剖面数据反演获取了一个分层地声模型。通过设定该模型各层地声参数的参考值和变化区间,结合实测的水体声学参数,利用Krakenc耦合简正波模型计算了不同... 详细信息

以中国南海地声-水声联合调查实验数据为基础,利用多道地震数据偏移成像以及浅地层剖面数据反演获取了一个分层地声模型。通过设定该模型各层地声参数的参考值和变化区间,结合实测的水体声学参数,利用Krakenc耦合简正波模型计算了不同地声参数下的声传播损失;分析了理论与实测声传播损失均方根误差随地声参数的变化规律以及均方根误差的区间分布情况。研究结果表明:对于频率100 Hz的声传播,地声模型第一层和第二层沉积层的声速对声传播损失影响最为显著;第一层和第二层沉积层衰减系数、厚度对声场的影响次之;基底对声场的影响最小。本文在接近真实海底的环境下研究了海底各分层结构中地声参数对声场的影响,可为建立海洋环境地声模型提供一定的依据。

关键词：地声模型地声参数耦合简正波声传播损失

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浅海远程海底混响的耦合简正波模型

中国科学：物理学、力学、天文学 2010年第12期40卷 1461-1467页

作者：高博杨士莪朴胜春黄益旺哈尔滨工程大学水声技术国家级重点实验室哈尔滨150001

利用耦合简正波理论,分析由海底不平整所产生的散射形成的海底混响,由此模型得到的关于混响强度衰减及其空间相关特性的理论仿真结果与经典简正波混响模型吻合较好,并得到了海上实验结果的验证.通过理论和实验数据,重点分析了收发间距,... 详细信息

利用耦合简正波理论,分析由海底不平整所产生的散射形成的海底混响,由此模型得到的关于混响强度衰减及其空间相关特性的理论仿真结果与经典简正波混响模型吻合较好,并得到了海上实验结果的验证.通过理论和实验数据,重点分析了收发间距,脉冲信号带宽对混响强度及其衰减特性的影响,结果表明此模型对于收发合置、分置远程海底混响的分析均适用.

关键词：浅海耦合简正波海底混响

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浅海距离有关波导耦合简正波数值建模

浅海距离有关波导耦合简正波数值建模

作者：何永军哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

声传播是海洋声学研究的基本内容，作为正问题，它是声探测与声层析等逆问题的基础。在实际的海洋信道中，界面与水体都存在不容忽视的空一时变异性，使得在其中传播的声波存在强烈的畸变和起伏。为掌握声传播的规律，进行快速准确的声... 详细信息

声传播是海洋声学研究的基本内容，作为正问题，它是声探测与声层析等逆问题的基础。在实际的海洋信道中，界面与水体都存在不容忽视的空一时变异性，使得在其中传播的声波存在强烈的畸变和起伏。为掌握声传播的规律，进行快速准确的声场建模，本文利用耦合简正波方法对界面存在空间变异的距离有关信道进行了建模研究。在波动传播理论的基础上，简要介绍了几种主要声传播模型的基本原理，并着重对简正波模型进行了研究。比较详细地讨论了简正波模型的理论基础，不同近似条件下的解，给出距离无关和距离有关简正波解。详细地讨论了耦合简正波的计算过程，并针对Couple97模型计算时间较长的缺点，将广义相积分简正波理论用于特征值与特征函数的求解，大大提高了计算速度，并使得计算精度也有所提高。最后，本文的耦合简正波方法与其它方法进行了分析比较，并用JASA Benchmark问题和亚洲海实验几种环境下的声传播数据进行了验证，结果表明，本文耦合简正波方法计算精度高，计算速度快。

关键词：耦合简正波声传播特征函数建模

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非线性内波引起的浅海混响强度异常震荡

哈尔滨工程大学学报 2020年第10期41卷 1578-1582页

作者：高博宋文华王宁中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100

为了解决浅海环境中,海底混响和杂波对限制主动声呐探测性能的干扰,本文研究了浅海中移动的非线性孤子内波引起的海底杂波和海底混响强度的变化规律。针对收发合置的海底混响,本文以简正波混响模型为出发点,通过引入耦合矩阵的理论推导... 详细信息

为了解决浅海环境中,海底混响和杂波对限制主动声呐探测性能的干扰,本文研究了浅海中移动的非线性孤子内波引起的海底杂波和海底混响强度的变化规律。针对收发合置的海底混响,本文以简正波混响模型为出发点,通过引入耦合矩阵的理论推导,表征了孤子内波对声场各模态间的能量交换,给出了孤子内波引起的海底杂波的物理机制,得到了震荡周期和内波的移动速度之间的关系式。仿真结果表明:非线性内波会导致强杂波,并引起杂波后的平均混响强度异常震荡。研究为识别内波导致的强杂波干扰、利用混响对孤子内波进行测距和测速提供了一种可行的理论机制。

关键词：海底混响杂波浅海孤子内波混响强度耦合简正波移动目标混响起伏

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水平变化波导中一种声场计算方法的数值实现

应用声学 2012年第2期31卷 145-151页

作者：秦继兴杨春梅骆文于中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

全局矩阵方法计算水平变化环境中的声场具有稳定性好、速度快、精度高等优点,在数值实现中如何快速、准确的求解大规模矩阵是该方法的一个关键问题。本文针对全局矩阵的特点,分别利用两种矩阵求解器,PARDISO和LAPACK,求解该问题。经过... 详细信息

全局矩阵方法计算水平变化环境中的声场具有稳定性好、速度快、精度高等优点,在数值实现中如何快速、准确的求解大规模矩阵是该方法的一个关键问题。本文针对全局矩阵的特点,分别利用两种矩阵求解器,PARDISO和LAPACK,求解该问题。经过比较和讨论,得出结论:LAPACK对于全局矩阵的求解更有优势,求解速度快,而且可求解问题规模相对较大。使用不同的数值实现方法计算了楔形波导的传播损失(ASA标准问题),与解析解比较,证明全局矩阵方法计算精度很高。

关键词：全局矩阵方法耦合简正波水平变化波导线性系统求解器

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并行算法在声场计算中的应用研究

并行算法在声场计算中的应用研究

作者：李德浩哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

近年来,随着电子技术的快速发展,计算机技术也在飞速发展。虽然计算机单处理器的能力也在不断的进步,但是这种发展已经满足不了许多领域中大规模或超大规模的计算问题对计算机处理能力的需求。并行计算技术可以提高计算机的计算效率,合... 详细信息

近年来,随着电子技术的快速发展,计算机技术也在飞速发展。虽然计算机单处理器的能力也在不断的进步,但是这种发展已经满足不了许多领域中大规模或超大规模的计算问题对计算机处理能力的需求。并行计算技术可以提高计算机的计算效率,合理的利用计算机资源。随着计算机技术的进步与发展,并行计算技术在各行各业中得到了广泛的应用。并行计算技术具有计算速度快、计算效率高、计算精度高等诸多优点。近年来,在声场理论中随着所研究问题规模及计算量的加大,在某些方面想单纯依靠修改模型本身来提高计算速度已经非常困难。本文将在传统的声场计算模型中引入并行计算技术,尝试用并行计算技术解决水下声场计算中计算量大、计算速度慢等问题。本文的研究内容主要分为以下几个部分:1、研究了并行计算的发展历史、并行计算的优势及用途。并行计算国内外研究现状以及在水声技术领域的应用现状。研究了并行计算的硬件平台并行计算机的分类,介绍了并行算法的设计原则及几个设计并行算法过程中的注意事项,介绍了几种并行编程模型。2、研究了共享存储模型的应用编程接口 openMP并行编程模型,介绍了 openMP模型中的编译指导语句及几种主要的命令和子句的用法、openMP中的任务调度方法、openMP中的几个主要的库函数及功能。3、研究声场计算中的几种主要的建模方法,深入研究了简正波模型的计算原理,分析其中可以进行并行化的部分,设计程序并行化的方案。4、针对声场理论中的简正波方法,利用openMP编程模型进行并行程序的编写,完成了宽带声场计算并行程序的编写。在并行计算机上,利用串行程序和并行程序分别针对多种不同的海洋环境进行计算,对比并行程序和串行程序的运行结果,分析两种程序在运行时间上和计算精度上的差异,验证并行程序是否可行。

关键词：声场计算并行计算 openMP 耦合简正波

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水平变化波导中声场计算的数值实现

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