Effects of the internal waves on the time correlation of the acoustic fields in the East China Sea

Theactivitiesoftheinternalwavecanmakethetemperatureoftheseawatermassvarywithtimeandspace ,andthencanaffectthesoundpropagationinthesea[1～ 7] .Inaddition ,itcanreducethecorrela tiontimeoftheacousticfields .Forexample ,intheSWARM 95experiment,thecorrelationtimeatarangeof 4 0kmislessthan 2minutes[6 ] .InJune 2 0 0 1,theAsianSeasInternationalA cousticsExperiment (ASIAEX)wasperformedintheEastChinaSea (ECS) .Acombinedacoustic/ physicaloceanographicexperimentalmeasurementwas per formedtostu…     

南海北部海水声速剖面声学反演

2009 年6 月在南海北部进行了一次海洋环境和声学同步观测实验. 实验观测到内波活动导致水体声速剖面随时间和空间起伏. 从温度链长期观测数据提取出声速剖面经验正交函数(EOF). 数值仿真研究了水平变化海洋环境下平均声速剖面的声学反演, 结果表明, 反演结果与传播路径上的平均声速剖面具有很好的一致性. 在此基础上, 利用实验中垂直接收阵记录的宽带爆炸声源信号反演海水声速剖面, 并与实验测量声速剖面进行比较, 验证了匹配场声学反演海水声速剖面的有效性和稳定性     

不同温度的水对海洋平台声发射传播特性的影响

针对海洋平台水下钢结构无损检测的需要,研究在空气和不同温度的水作为耦合介质的情况下,声发射波在钢结构传播过程中幅值和能量的变化趋势,以及声发射波幅值和能量损失的原因。基于声发射波反射原理,分析了声发射波在钢结构中传播的多径效应及波形转换特性,并解释了时域波形发生分离的原因。实验结果表明：水为耦合介质时声发射波幅值和能量损失较大;水温对声发射波幅值和能量几乎没有影响。     

一种基于Logistic映射的水声混沌信号测距方法

在浅海水声定位系统中,针对传统声呐信号持续时间长、效率低、正交性差的问题,提出了一种抗噪声、快速、窄带的水声混沌信号。通过推导Logistic混沌序列的混沌性和相关特性;并据此将具有混沌特性的相位信息对混沌序列进行调制。理论表明调制后的水声混沌信号具有正的Lyapunov指数、理想的相关性和窄带性。水域数据分析显示,水声混沌信号依旧表现出混沌性和窄带性;并且与同水域实验的m序列相比,定位精度提高了5 cm左右,信号时长缩短了73 ms,为海洋中动态目标的快速定位提供了参考。     

River plumes as a source of large-amplitude internal waves in the coastal ocean

Satellite images have long revealed the surface expression of large amplitude internal waves that propagate along density interfaces beneath the sea surface. Internal waves are typically the most energetic high-frequency events in the coastal ocean, displacing water parcels by up to 100 m and generating strong currents and turbulence that mix nutrients into near-surface waters for biological utilization. While internal waves are known to be generated by tidal currents over ocean-bottom topography, they have also been observed frequently in the absence of any apparent tide-topography interactions. Here we present repeated measurements of velocity, density and acoustic backscatter across the Columbia River plume front. These show how internal waves can be generated from a river plume that flows as a gravity current into the coastal ocean. We find that the convergence of horizontal velocities at the plume front causes frontal growth and subsequent displacement downward of near-surface waters. Individual freely propagating waves are released from the river plume front when the front's propagation speed decreases below the wave speed in the water ahead of it. This mechanism generates internal waves of similar amplitude and steepness as internal waves from tide-topography interactions observed elsewhere, and is therefore important to the understanding of coastal ocean mixing.     

太阳风中非线性离子波研究的解析方法Ⅱ

本文从MHD方程组出发，推导了太阳风磁化等离子体中非线性静电离子声波孤立子传播的非线性控制方程，考虑电子捕获效应，使用解析方法得到了扰动位势的精确解，应用得到的精确解讨论了各种等离子体参数情况下孤立子形成的条件。     

调制气流声源流场声场特性的实验研究

已有大功率调制气流声源的实验集中于声场的测量,但对与声场特性密切相关的声源内部流场的演化过程研究较少.本文设计了稳态流场粒子图像测速(PIV)实验系统和流动致声单点测试系统,并分别用于内流场稳态和瞬态流动特性的研究.稳态流场实验结果中,喉道内呈减速增压流动,外壁面流动分离和近壁面高低压区域交替成为高气窒压力下声源稳态流场的重要特征.流场扰动致声过程的测量数据表明,调制频率对内流场分布的变化有显著影响,强声波产生的频率相关性受气室压力、激励信号强度和声源几何参数等多种因素共同作用.气路系统的流动对调制部件的振动过程有一定影响.所测声源频率响应峰值位于0.5～1kHz.激励电流低于10 A时.声压级输出随着气室压力和激励信号强度的增加而增加.喷口出口和喉道入口宽度对于声源性能也有明显的影响.从提高声源输出声压级角度,实际应用中应根据加载激励信号选择合适的喷口参数使声源工作于满调制状态,同时适当减小喉道入口宽度.单频调制的声源产生过程伴有谐波分量,非均匀流动中传递压力扰动的强度随管道截面积的增大而降低.压力扰动量级和成分与所测量声信号间存在密切联系.     

内波孤立子的非波导荷载计算

为全面分析不同形态内波的危害,将孤立子视为非波导内波的一种情况,以70 m水深浅海Holmboe密度分层和5 m直立圆柱为例,应用内波垂向结构Sturm-Liouville控制方程的模态分析方法计算了不同模态下的孤立子内波荷载．结果表明,孤立子内波具有阵发性和与模态相关的剪切,其荷载较波导内波的情况大一个量级,是形成内波危害的主要形式．     

山东近海海水COD与BOD相关性研究

传统方法检测生化需氧量(BOD)的测量时间过长问题制约着该领域的发展,而寻求化学需氧量(COD)和BOD之间的相关性,可在使用光学方法测得水体COD值的同时获得BOD值.为研究海水中COD与BOD间的关系,对山东地区多个站点海水COD、BOD、溶解氧、温度等参数进行测定,并对实验数据进行数理统计分析.结果表明,COD与...     

声学多孔材料的孔结构优化

介绍了一种基于微结构的声学模型,可用来对多孔材料的微组织结构进行优化,从而使多孔材料具备最佳的声学性能.该模型是一种适用于低雷诺数的非稳态线性声学模型,主要微结构考虑平行排列的柱形杆件或圆球列阵,包括3个子模型:①声波传播方向平行于圆柱形杆件的子模型;②声波传播方向垂直于圆柱形杆件的子模型;③声波在圆球列阵中传播和吸收的子模型.前2个子模型通过考虑多边形周期边界条件的影响,计及了相邻圆柱形杆件间的交互作用.由于模型是线性的,因此可以结合起来描述任意角度入射声波的传播特性.第3个子模型可用于描述胞状多孔材料中节点处的情形.文中利用这3个子模型来扩大吸声材料的设计空间,根据不同用途所要求的声学特性计算最优的胞元结构,并对这种模型的应用领域进行了分析讨论.     

基于声发射信号的铣刀运行可靠性评估

研究了基于声发射方法的Logistic回归模型的铣削过程中刀具可靠性评估.从试验数据分析得出铣削过程的声发射信号和切削力信号,与刀具磨损量具有较强线性相关性,是刀具性能退化监测的有效方法.运用小波包分解提取声发射信号的能量,选取与刀具磨损相关的频带能量作为特征指标.将应用切削力和声发射两种监测方法建立的可靠性模型与仅用声发射监测的可靠性模型进行对比发现,两个模型都较为准确地评估出了刀具在铣削过程中的可靠度指标,而基于声发射可靠性评估模型更为方便,在实际切削力不易获得的情况下,运用此方法能够进行刀具的可靠性评估与寿命预测.     

气体钻井钻柱内声波信号传输规律分析

针对气体钻井随钻测量问题,参照医用听诊器的工作原理,提出在气体钻井中利用钻柱内声波进行井下信息传输的方法;通过建立钻柱内声波传播的数学模型并求解,得出钻柱内声波信号传输的衰减规律;利用声波导理论对钻柱的声波导特性进行分析,计算钻柱内声波的截止频率。通过管道声波传输实验,将采集声波信号与计算结果进行比对,验证了理论分析的准确性。结果表明,气体钻井钻柱内声波信号传输过程中的衰减程度随频率的升高而逐渐加剧;钻柱的内径尺寸决定了内部各阶声波的截止频率,内径越大,声波的截止频率越低;声波信号传输载波频率的选择时,应兼顾钻柱内声波信号的衰减规律和不同尺寸钻具的声波导特性,尽量选择钻柱截止频率内较低的频段,减少因高次波激发造成的衰减,延长声波信号的传输距离。     

阵列声波测井中反射纵波和横波信号提取方法

将双树复小波(DT-CWT)和慢度时间相关法(STC)相结合,同时利用尺度-时间域及阵列慢度信息,提出一种提取反射波信号的多尺度相关分析方法。应用倾角叠加来进一步压制直达模式波和噪声以增强反射信号,同时可以对P-P反射和S-S反射进行分离。通过有限差分模拟的数据和声反射成像测井仪器对某油田测得的实际数据进行处理。结果表明,所提出的反射信号处理方能更有效地去除各种噪声,更精确地分离反射波小信号。     

声表面行波器件及其在微纳领域的应用

 声表面行波因其非接触性及生物相容性，在生物医学、诊断学领域得到了广泛关注。概述了声表面行波（TSAW）发生器件的基本结构，叉指换能器（IDT）的结构、参数、种类及引起声表面行波的内在机理，讨论了对微流体状态及微流体中粒子的声控制机理；综合当前该技术国内外研究现状，分析了在微纳领域中声表面行波相对于其他物理场的优势；针对声表面行波在微纳领域应用的技术难点及研究过程中存在的问题，提出了该技术的研究方向，并展望了其未来发展趋势。     

水电站尾水管水击与尾水调压室涌波联合计算

糯扎渡水电站的最大工作水头为215m，安装了9台机组；其尾水系统采用3台机共用一个调压室和一条尾水隧洞的布置方式，无工程设计经验借鉴，应进行水击和调压室涌浪的研究．为此，采用特征线法．以尾水支洞与调压室连接处的压力为纽带，对该水电站尾水管水击和调压室涌浪进行了联合求解，模拟了典型工况尾水管的水击时间过程和调压室涌浪时间过程，得出了尾水管的最大水击压力和其发生的位置，以及调压室的最低涌浪水位数值计算结果与试验结果基本吻合．尾水位在最低和正常水位之间变动，突甩负荷时，尾水系统不会产生真空：调压室最低涌浪水位高于设计所要求的最低涌浪水位，说明该尾水系统的设计是合理的．     

浅水不规则波的无网格数值模拟

采用基于配点和径向基函数的无网格数值模拟方法,建立数值海洋工程水池,将源点布置在模拟波浪场之外,沿边界布置配点而不是划分网格;对深水不规则波经斜坡过渡后在均匀水深浅水域中传播的过程进行无网格数值模拟和波谱的迭代修正.不规则波的数值模拟结果显示,该方法形式简单、计算速度快、稳定性好.经物理水池的造波实验验证,波浪谱、波浪参数、波浪时历都与实验结果吻合良好,并具有浅水波特征,最终模拟得到的浅水不规则波令人满意.     

一种基于传声器阵列的多弹丸作用情况判定系统及方法

针对常规兵器试验及部队演习过程中地面多弹丸作用情况判定难题,提出了一种采用传声器阵列测量仪器采集声波,采用时域分段和空域滤波分解爆炸声波判定多弹丸作用情况的技术。首先,根据传感器阵孔径在时域上分割信号,将包含较多爆炸声信号的声波数据分割为多段只包含较少爆炸声波的数据;其次运用传感器阵波达角估计技术获取各段信号中爆炸声的来向;再次,将信号通过空域滤波技术分解到相应的爆炸声波来向上,这样,每段信号将被分解为多个信号;最后,检测每个被分解的信号中爆炸声波个数,将其相加即为所有弹丸爆炸数量,据此实现弹丸作用情况判定。应用仿真实验和实弹试验验证了该方法的可行性和有效性,最后分析和探讨了方法使用条件问题。     

BEM Analysis of Wave Propagation in a Water-Filled Borehole in an Anisotropic Solid

This paper describes a time-domain boundary element method developed to analyze the interactions of acoustic and elastic waves near the interfaces between water and an anisotropic elastic solid. Two models are analyzed with one being the interface between two half spaces of fluid and solid and the other being a fluid region sandwiched by half space domains of anisotropic elastic solids. Both monopole and dipole point sources are used to generate an initial pressure wave in the fluid. Some snapshots of the transient wave behavior near the fluid-solid interfaces are given. The effect of the anisotropy in the solid on the pressure waveforms in the fluid is discussed. The numerical results allow detailed arrival identification and interpretation of acoustic and elastic waves propagating along the fluid-solid interfaces.     

复频聚焦超声换能器声场研究

研制了一种能实现两种频率超声叠加的自聚焦型超声换能器，利用瑞利公式对其声场进行了计算，确定了焦区位置，计算结果与测量值符合较好，对复频叠加声场的频谱进行了测量，发现其有两个原波，和频波，差频波，倍频波等成分，理论分析及实验结果表明，该换能器可以实现双波叠加并产生声散射效应。     

Nonlinear dependence of anomalous resistivity on the reconnecting electric field in the Earth’s magnetotail

Based upon the observational data of the fast magnetic reconnection in the nearly collisionless magnetotail and the particle in cell (PIC)simulations on the electron acceleration in the reconnecting current sheet with guide magnetic field,we self consistently solved one dimension Vlasov equation with the magnetotail parameters and realistic mass ratio to explore the relationship between the anomalous resistivity and the induced electric field.As compared with theoretic formula for the current driven ion-acoustic and Buneman anomalous resistivity,the anomalous resistivity may result from the ion acoustic instability for small reconnecting electric field and the Buneman instability for large reconnecting electric field.The discrepancy between the theoretic results and numerical simulations may be caused by the high frequency instability that results from the deviation of electron distribution from Maxwellian one.These results are consistent with the early experimental results and favorable for the fast reconnection to take place.