海底底质声学现场探测设备机械系统研究

海底底质声学特性在海洋工程勘察、海底资源勘探开发、海洋军事国防建设等方面具有重要的应用价值.随着海洋事业的发展,对海底底质声学现场探测设备的要求也越来越高.首先介绍了所研制的海底底质声学现场探测设备的机械系统,然后基于AMESim和Workbench联合分析,确定了机械系统的工作荷载,以滑轮组支架为例进行了优化.研究表明,经过仿真优化,能够大幅度降低机械系统总质量,延长设备水下作业时间.研究成果对海底底质声学现场探测设备机械系统设计具有参考价值.     

海洋声传播二维PE算法对海底边界条件的改进处理

运用海洋声传播二维PE算法对不规则海底边界条件的处理，作者提出1种改进方法，即利用抛物方程和界面边界条件。对界面附近的抛物方程的差分形式进行修正，以考虑复杂海底边界的影响。通过实际的数值计算表明，运用该方法计算声场，在提高计算精度方面起到有益的作用。     

基于声相关的海底回波仿真

为了弥补声相关计程仪(ACL)工作原理只能利用几何关系描述的不足,以声呐方程为基础,采用Kirch-hoff近似模型,研究了基于混响网络模型的海底回波.利用仿真回波数据及时-空相关函数,推导出船速从一维到三维不同条件下,采用平面阵进行接收时,满足两接收阵元接收回波相关性最大的条件,从而给出了波形不变性原理的一种数学描述方法.仿真结果证明了该描述方法的有效性.     

倾斜海底情况下声矢量场的计算

根据质点运动方程,给出了基于抛物方程法和简正波法的质点振速表达式,并对水平海底和倾斜海底情况下的声矢量场进行了仿真计算.结果表明,抛物方程法能对倾斜海底情况下的声矢量场进行快速预报.     

试论引起地壳水平构造应力变化的主因

本文通过论证说明引起地壳水平构造应力变化的主因是地壳法向应力分量的变化。地球自转角速度变化引起离心惯性力变化,而离心惯性力法向应力分量变化引起的地壳水平应力远远大于离心惯性力水平应力分量变化所导致的地壳水平应力。李四光在研究地壳水平应力时,将离心惯性力法向应力分量忽略不计是不合理的。     

三角形声屏障的声学特性仿真分析

利用COMSOL软件建立并验证了声屏障隔声降噪的仿真分析模型。以表面带有三角形扩散体的声屏障作为研究对象,分别研究了声屏障不同结构参数(声扩散体的宽度、间隔和角度)对于插入损失的影响。研究结果表明:对于带三角形凸起的声屏障而言,扩散体的角度对于插入损失的影响较大,宽度和间隔等参数影响不明显,为以后声屏障结构的设计研究提供了一定的参考意义。     

岩石的声衰减与声频谱的变化

本文利用脉冲声波的频谱分析方法对岩石的声衰减进行了测量,得出声衰减对声波频率的依赖关系。认为在频率不太高的情况下,均匀岩石的声衰减主要由内摩擦和瑞利散射造成,衰减系数α可用频率的一次方与四次方的和表示。在频率较低的情况下,可以认为声衰减近似地与频率的一次方成正比。     

波浪加载下海底土质特性变化的研究

通过不同的制样方法，在水槽中模拟了多种海底在波浪作用下的变化行为。试验发现，加压排水固结的砂质粉土海底在波浪作用下较稳定；加压不产生排水而固结的砂质粉土海底易受波浪的冲刷；自然条件和轻微振动的砂质粉土海底最易受到波浪的扰动破坏，形成塌陷凹坑。粘粒含量较高的粉质粘土对波浪的反映不敏感；下卧软土层土体在上覆压力下的变形量与含水量关系密切，含水量越高，变形越大。试验结果证明，波浪会引起沉积物性质发生改变，也是引起海底形态变化的主要原因。     

非均匀海底和粗糙界面引起的平面内海底散射

结合Ivakin等的射线管积分法和Hines的复射线/最速下降法, 提出了一个计算随机非均匀海底和海底粗糙界面引起的平面内海底散射模型. 对于一任意给定的入射角, 利用该模型可以很容易地计算出不同散射角时的海底散射强度(这一点对基于简正波理论的浅海混响模型非常重要), 利用已发表的海底散射实验数据对模型进行了检验, 并且讨论了散射强度的频率、角度关系以及海底介质非均匀的物理参数对散射强度的影响.     

三维抛物方程方法中海底边界条件改进处理的能量守恒方法

对于海洋声传播PE算法中不规则海底边界条件的处理,根据能量守恒方法对三维PE模型进行了改进,对界面附近的抛物方程的差分形式进行了修正,以考虑复杂海底边界对于声传播的影响;对于此方法中导致的海底中声场出现的振荡问题,给出了一种简易处理方法。通过实际的数值计算表明,该方法提高了地形有变化条件下声场计算的精度。     

混凝土骨料粒径对声发射信号衰减特性影响

针对混凝土材料声发射信号衰减特性问题,探究了不同组分对声发射信号的衰减变化规律。选用不同骨料粒径(5～10 mm、10～15 mm和15～20 mm)混凝土试件进行断铅试验,研究分析声发射信号幅值、中心频率、波速等参数变化。结果表明：品质因子Q与波阻抗具有较好的相关性,15～20 mm骨料粒径混凝土试件的品质因子Q和波阻抗最小,声发射信号衰减最大。随着传播距离的增加,弹性波的幅值、中心频率、峰值电压均呈衰减趋势。混凝土骨料粒径越大,其幅值和中心频率的衰减系数越大,声发射信号衰减越明显,各频段信号衰减越快,信号频带变得越窄,其基准波速越小,波速衰减变化越大。当弹性波传播到900 mm距离处时,5～10 mm、10～15 mm和15～20 mm粒径试件的波速变化率分别为-33.85%、-34.88%和-35.91%。     

高温高压下海底管道水平向整体屈曲研究现状分析

海底管道水平向整体屈曲是深海油气管道安全性设计及稳定性分析的重要组成部分.伴随着全球深海油气资源的开发,海底管道水平向整体屈曲问题备受关注,近40年中取得了重要的研究进展.本文详述了海底管道水平向整体屈曲的发生机理及研究发展历程.分别从整体屈曲的理论研究、管土相互作用及管道热屈曲模型试验、整体屈曲数值模拟方法、整体屈曲防护措施及工程应用等几方面,阐述了高温高压下海底管道水平向整体屈曲的研究成果,并提出了今后的研究方向.     

铌酸锂中声表面波特性分析

声表面波在各种基片或分层介质中的传播特性是不同的。本文以目前应用广泛的铌酸锂晶体为研究对象,探讨了其在特定切型和传播方向的条件下,所表现出来的各种传播特征,从而为研制新器件取得了一手数据,为设计开发做好必要的理论准备工作。     

有压块海底管线水动力特性的实验研究

本文通过模型实验研究了在接近海底平面的波浪场作用下 ,加有压块的水平管的动力载荷 .在 Re=3× 10 3～ 2× 10 4 ,Kc=0 .5～ 15的范围内 ,测量了加有压块的水平管和压块本身的阻力和升力 .采用波面拟合法选取合理的波浪理论 ,本文使用 Stokes II阶波理论确定波浪场的速度和加速度 .     

交叉能量矩阵在海底地震仪水平分量旋转中的应用

海底地震仪(OBS)地震数据为4个分量:1个垂直分量,2个水平分量和1个水听器.OBS采集数据为共接收点数据,即炮点沿测线移动而检波点不动,这就导致同一采集系统中道与道之间不具有一致的振幅和极化方向,从而道与道之间振幅能量不一致,这一问题的解决是通过水平分量旋转完成的.利用x,y分量构成的交叉能量矩阵求解其最大本征特征向量值,从而确定极化方向进行水平分量旋转.通过实际OBS数据应用得到了很好的应用效果,且计算速度快,缩短了处理周期.     

空化对液体传声特性的影响

在考虑液体粘滞特性对声作用影响的基础上,研究了液体和气泡组成的混合介质中声传播规律.由混合介质中声波的三个基本方程出发,得到了混合介质中与气泡所占混合介质体积比相关的声波动方程,并在此基础上对混合介质中声速和声衰减系数进行理论研究,给出了混合介质中声速和声衰减系数的表达式.结果表明,空化气泡可使声速减小,声衰减系数增大.     

激光通量变化法探测水下声信号

该文将表面波理论与水声理论相结合,分析了水面微振动的物理过程及其表象的水声理论实质,提出了利用激光通量变化测量水表面质点振动位移的方法,设计了一个单点激光测量系统对此方法进行了实验验证.结果表明,激光通量变化法可有效探测水下声信号,同时对水面平整度的影响较宽容.     

一种基于声传播时间的海流垂直剖面求解方法

基于射线声学理论建立了运动介质中的三维声线传播模型作为正演模型,在利用双向声传播时延差计算海流流速分量时,对目前已有的时延差计算海流的方法进行改进,考虑了海流对本征声线影响,改进后的计算方法可在收发双方本征声线不同的情况下计算出海流流速,同时可以获得声传播方向上的流速垂直分布结构.最后通过仿真验证了海流计算方法的可行性.     

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。     

声眼:第三只眼睛看世界

正人眼视觉、视野开阔,调节自动,分辨率强并且独具灵活的跟踪注意机制和联想识别能力,对瞬间景物一览无遗。但是,他只能见到眼前的景物,不能入木三分,也不能看得太远。与利用光波工作的人眼不同,利用声波工作的声眼不仅可用以观察物体,还能通过贯穿物体的声波揭示内部奥秘。当今,用声来看的方法多多,选择几项可见一斑。