基于两种海底介质的地震波传播特性研究

为了解不同海底介质下浅海海底地震波的传播机理,首先从理论上分析了海底地震波的存在条件及其波动成分;然后求解了海底地震波的质点位移分布和运动轨迹。结果表明:硬质海底条件下,海底地震波的波动成分有Scholte波和简正波,具有频散现象,同时存在低频截止现象,并且Scholte波的截止频率比简正波低;软质海底条件下,海底地震波的波动成分只有Scholte波;两种海底条件下海底地震波的振动质点都沿椭圆轨道运动。     

基于Kraken模型的海洋声场及相干性分析

海洋环境的复杂性和多变性严重影响着水下信号处理系统的性能,海洋声场研究及其相干性分析利于海洋中声纳设备有的布放,为海洋环境的相关场分析和声场的战术运用提供理论依据.射线模型、简正波模型、抛物线等模型分别适合于不同的海洋声场环境,以Kraken简正波模型为基础,完成对不同频率下典型的海洋声场计算与分析,得到不同条件下声场的传播损失图.海洋声场相干性分析侧重于声场水平纵向相干及垂直相干研究,结合其结构产生分别对纵向相干与声源深度及垂直相干与阵元间距等因素的关系展开讨论.研究表明:对不同频率下的声场传播损失的分析及海洋声场的水平纵向相干、垂直相干等问题的探究能够为海洋环境的相关场分析和声场实际应用提供一定参考.     

有限水深Kelvin源格林函数的传播特性及其应用

为探究有限水深环境下自由面兴波在远场的传播特性,应用线性水动力学的基本理论,从有限水深Kelvin源格林函数的积分表达式中提取相函数,采用同相分析法求得亚临界和超临界速度区下远场传播波系的等相线。结果表明,水深傅汝德数Fh1时远场传播波包括横波和散波两个波系,F_h1时远场波系仅由散波构成,点源兴波的影响范围可由Kelvin角的大小确定,当F_h趋近于1时Kelvin角迅速增大至90°。依据船型要素、两船相对位置和池壁几何参数,并计及船模的定常兴波经池壁反射作用后对自身和另一船模的干扰,提出了有限水深条件下并行航行两船模池壁效应的判别方法,并结合实例检查分析了某试验工况下的池壁效应。     

Monte-Carlo方法在浅海声速不确定性研究中的应用仿真

采用Monte-Carlo方法捕捉浅海中声速剖面的不确定性,模拟真实海洋环境中的声速剖面,并将模拟得到的声速剖面输入波束位移射线简正波(BDRM)声场预报模型中,得到声传播损失,再对结果进行统计分析,得到声传播损失的概率分布图,并提出用传播损失期望值作为预报值,提高了声场预报的精度.最后,利用声纳优质因子(FOM)导出声纳作用距离概率分布图,为声纳作用距离的预报提供了概率的依据.     

超声Lamb波检测三维平板孔状缺陷的有限元模拟

通过数值计算求解Lamb波的频散特性方程,绘制钢板中Lamb波的频散特性曲线,分析不同模态Lamb波在钢板内的传播特性。基于ANSYS瞬态动力学分析方法,建立S0模态超声Lamb波检测钢板内孔状缺陷的有限元分析模型,通过群速度计算校核分析S0模态和SH0模态水平剪切波,得出其传播过程中振幅呈指数变化趋势。在孔状缺陷周围建立环形信号接收点,得到Lamb波作用缺陷后的散射特性和模态转化规律,散射波能量关于X轴对称分布,且随缺陷尺寸增加有增大趋势,透射波能量随缺陷尺寸增加而减小。     

基于模态分析方法的管道导波频散曲线计算

推导了管道中导波传播的有限元方程,使用 ANSYS 有限元软件建立了管道模型;对导波进行模态分析,得到了管道模型的一系列特征频率与振型,通过对管道振型的模态识别,提取了管道中各模态导波的模态特征,计算得到了管道中导波的频散曲线,该曲线与解析法所得到的频散曲线相吻合。该方法可以应用于周期性重复组合的任何结构（如横截面固定的杆、板、管）中导波的频散曲线计算。     

鱼雷被动声自导搜索深度研究

鱼雷被动声自导搜索舰船时,设定深度的选择决定了搜索效能的发挥。被动自导方程各项中,鱼雷自噪声与传播损失随深度变化,二者在深度上的分布通过信号余量影响自导作用距离与检测概率。提出了基于被动自导平均检测概率的搜索效能值计算模型,将其作为鱼雷搜索深度选择依据。根据自噪声级、传播损失和声纳方程其他各项的仿真和计算,定量分析了3种典型声速梯度下搜索效能随深度变化情况,提出了被动声自导系统搜索深度设定原则。     

超声导波在管道中传播的可视化模拟研究

利用有限元方法建立管道导波3-D模型,通过在管道中激励纵向超声波,模拟导波在管道中的传播形态。根据回波信号的传播时间计算了纵波传播速度,与频散曲线得到的纵波速度符合较好。从观测点取得的波信号能够反映超声波在管道中传播时存在的反射和衰减现象,动画结果能够形象直观地反映导波在管道中传播的情形,实现了导波传播的可视化模拟。该研究有利于更好地解释导波在管道无损检测中出现的频散特征。     

饱和多孔热弹性体自由表面p波的反射

利用建立的饱和多孔介质中热弹性波的弥散方程,研究了平面p波在自由界面上的反射问题,获得反射系数的表达式。通过算例分析了饱和多孔弹性介质的热膨胀系数对p1波传播速度的影响,进而考虑界面透水与不透水两种工况,讨论了不同频率、入射角和表面排水条件对各反射波幅值的影响特性。结果表明:热物性参数对波的传播有一定的影响,频率、入射角和表面排水条件对两类压缩波、剪切波和热波的反射幅值的影响较大。     

高超声速滑翔飞行器气动性能的数值模拟研究

由于具有高的升阻比,乘波构型被认为是高超声速滑翔飞行器的重点参考外形.考虑到高超声速条件下严重的气动加热问题,乘波构型的尖锐前缘需要进行钝化处理,其表面流动特征及气动性能也随之发生变化.基于参考弹道,本文分析了高超声速滑翔飞行器沿飞行轨迹的表面流场特征,并对其在典型飞行工况下的气动性能开展了数值模拟研究.结果表明:对于采用乘波布局设计的高超声速滑翔飞行器,其驻点流动存在三维效应,不能简单视为球头或圆柱绕流;钝化可以缓和严峻的受热形势,同时对其气动力性能造成影响:在2cm钝化半径条件下,其升阻比下降12.34％;高超声速滑翔飞行器的表面受热存在明显的分区特征,不同区域可采用不同的防热处理方法.     

兰姆波二次谐波发生的进一步研究

对基频与二倍频兰姆波相速度严格和近似相等两种情形的二次谐波发生问题进行了比较完整的分析,给出了基频与二倍频兰姆波相速度近似相等时二次谐波积累效应的形成过程及解,以及二次谐波各个部分波的相位与传播距离成正比的结论,还给出了兰姆波的二次谐波具有空间积累增长效应的传播距离范围。数值结果表明,适当的兰姆波频散可使固体板表面的二次谐波法向位移分量增大。     

浅海混响的建模与预报

建立了独立于传播模型之外的统一的浅海混响计算模型,分别给出基于简正波理论和波束跟踪理论的模型表达式.结合仿真算例和实验数据,进行了基于这两种理论的模型计算结果比较分析和实验验证.结果表明,统一的混响计算模型有利于基于不同的传播模型进行混响强度的计算,且具有明晰的物理意义;基于简正波理论与波束跟踪理论的模型计算结果吻合,使用这两种方法都能很好地预报实验结果.     

临近空间飞行器等离子体鞘套的太赫兹波穿透特性

临近空间高超声速飞行器再入过程中会产生等离子体鞘套,干扰电磁波对飞行器的探测.针对这一问题,对典型临近空间飞行器模型进行建模,模拟其再入过程中不同飞行工况下的流场分布.基于流场分布对等离子体参数分布进行建模,利用散射矩阵方法从理论上对太赫兹波在等离子体鞘套中的传输特性进行计算.计算结果表明高频太赫兹波能够有效穿透等离子...     

B4C／Al复合板中应力波行为分析（Ⅱ）

在已建立的应力波传播模型和研究弹、板间作用力所获结果的基础上,为分析复合板应力的变化,对复合板弹板碰撞承受的应力进行了简化处理,根据应力波传播特性,确定了复合板内能量集中区域,研究了应力波在复合板巾的传播和能耗,并讨论了应力波对陶瓷的作用。通过近似计算,发现烧蚀消耗的弹丸动能较大,在复合板中,Al板的塑性变形吸收了19％的弹丸动能。     

弯管几何参数对弯管中导波传播特性的影响

为研究不同几何参数下弯管中导波频散曲线的特征,使用半解析有限元法对不同弯管中导波频散曲线进行了计算,分析了弯管的三个特征几何参数(截面外径d、截面壁厚h、弯曲半径R)改变时导波频散曲线的变化.研究发现:弯曲半径-截面外径比R/d和截面外径-壁厚比d/h对于导波频散曲线都具有较大的影响;当弯管的弯曲半径-截面外径-壁厚比...     

基于射线理论的海洋中尺度涡与水声传播耦合建模研究

针对涡旋场景下水声传播特性预报问题,基于射线方法,研究了中尺度海洋涡旋与水声传播的耦合建模方法。该方法首先根据涡旋的基本特性,建立涡旋区域的温度场分布模型和水介质运动速度模型;由Mackenzie公式,计算声速分布;然后运用动态射线寻迹方法,建立水声传播模型,从而实现海洋学模型与水声传播模型的耦合。仿真分析表明:可以用它进行涡旋影响下水声传播规律的预报,并进而指导舰(潜)艇的战术动作。     

高超声速滑翔飞行器滑翔段初始状态的唯一性和最优性分析

临近空间高超声速滑翔飞行器的弹道特性主要受滑翔段初始状态和飞行器控制律影响。在飞行器控制律确定的情况下,研究了滑翔段初始状态对高超声速滑翔飞行器弹道特性的影响规律。按照滑翔弹道的不同形式,在纵向平衡滑翔条件下,通过理论推导得出飞行器状态变量的解析式,结合平衡滑翔条件分析平衡滑翔弹道滑翔段初始状态的唯一性;在纵向跳跃滑翔条件下,构建弹道性能评价指标,利用群智能算法,寻找弹道性能最优时的滑翔段初始状态。利用单因素敏感性分析方法,分别对两种滑翔弹道的滑翔段初始状态进行敏感性分析,初始状态中初始速度对弹道特性的影响最大。对高超声速滑翔飞行器初始状态唯一性与最优性的分析,可为高超声速滑翔飞行器的弹道设计、弹道跟踪、轨迹预测和轨迹优化提供借鉴。     

X射线脉冲星的波形及其对光子接收的影响

建立了X射线脉冲星的X射线传播模型,在狭义相对论框架下研究了X射线脉冲星的波形及其对光子接收的影响。计算表明:脉冲星发出的X射线位于螺旋形的波带内,波带各处的厚度不同;波带上各同相点与脉冲星的距离不相等,不同倾角处的探测器接收到的脉冲的时长不相同。     

高超声速巡航飞行器纵向气动特性分析

吸气式高超声速巡航飞行器机身/发动机一体化特性使得气动一推进系统之间存在强的耦合作用,这种耦合影响着飞行器气动性能、稳定性和控制.针对耦合对飞行器特性的影响,建立了机身一发动机一体化模型,并进行了气动-推进界面划分.在此基础上,分别计算了高超声速巡航飞行器在进气道打开,发动机不工作以及进气道打开,发动机工作两种状态下的纵向气动特性.仿真结果揭示了高超声速巡航飞行器气动一推进系统之间的耦合以及耦合作用对飞行器气动性能、稳定性的影响.     

基于扰动大气模型的动力推进高超声速飞行器弹道特性分析

在半速度坐标系建立动力推进高超声速飞行器质心动力学方程,并进行了弹道仿真,分析了初始点参数和飞行设计参数对标准弹道影响,完成了标准大气和扰动大气模型中飞行器跳跃弹道高度、过载、热流特性的对比分析.将地球扰动大气模型应用于飞行器跳跃弹道分析,讨论了不同大气模型对动力推进高超声速飞行器跳跃弹道影响.仿真结果表明,大气参数变化对高超声速飞行器跳跃弹道最低点、最大过载、最大驻点热流和总吸热量等参数影响明显, 该结论对飞行器总体、结构、动力、热防护、导航、制导与控制系统前期设计工作有一定参考价值.