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《哈尔滨工程大学》 2019年
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漂浮冰球高频声散射特性研究

于洋  
【摘要】:极地冰区海域漂浮着许多从冰架剥离的海冰,它们会随着洋流作用向低纬度海洋飘荡,这对在海上航行的舰船存在极大威胁。对海水界面处的海冰散射特性的研究是舰船潜艇探测、躲避海冰的前提条件。海冰漂浮在水面上,在物理模型中属于界面附近的目标,界面附近的目标回波由于界面的存在,相比于自由场中的目标回波引入了两个附加波,其回波特性也较为复杂,该种在界面附近的目标散射特性是目标声散射领域的重要研究内容。本文在此背景下研究了漂浮冰球在高频情况下的目标散射特性,旨在为极地海域航行船只与航线开发提供技术支持。围绕研究目标,首先研究了冰层的表面声阻抗值,推导出了冰球表面在不同入射角度和不同频率下的反射系数。其次针对自由场中的球目标,基于Kirchhoff近似理论研究了用于计算目标散射场的板块元法,并使用特征函数展开法加以验证。通过仿真验证板块元法对目标强度的计算精度,由此建立目标强度计算理论模型,将该模型应用于漂浮水面刚性球和冰球。水面对目标散射场的影响较大,会直接引入两个附加波:双站散射波和虚源散射波。考虑到特征函数展开法对界面附近目标散射声场计算的局限,因此将板块元法推广至水面漂浮目标的散射场计算中。最后,进行水箱目标强度测量实验,分别测量自由场中铜球和冰球的目标强度、漂浮状态下铜球和冰球的目标强度,实验结果表明经过修正的板块元法能够准确的计算高频情况下漂浮冰球的目标强度。本文所研究的漂浮冰球声散射特性和目标强度计算理论模型对后续海面浮冰探测和避碰声呐的研制具有一定的参考价值,对极地附近海域的安全航行提供保障。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:U674.70;P731.15

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