Когерентность и пространственно-временная фильтрация низкочастотных звуковых полей в случайно-неоднородном океане

• Автор: Сазонтов, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 292 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Вывод основных уравнений для корреляционных характеристик звукового поля в случайно-неоднородном океане

1.1. Введение

1.2. Основные типы случайных неоднородностей океанической среды и их спектральные характеристики

1.2.1. Мелкомасштабная турбулентность

1.2.2. Внутренние волны

1.2.3. Ветровое волнение

1.3. Объемное рассеяние низкочастотного звука в океаническом волноводе

1.3.1. Среднее поле точечного источника в канале с объемными флуктуациями показателя преломления
1.3.2. Вывод уравнения для функции когерентности многомодового поля в приближении рассеяния вперед
1.4. Рассеяние звука в волноводе со взволнованной поверхностью
1.4.1. Стохастические уравнения для амплитуд нормальных волн
1.4.2. Двухточечная матрица когерентности и волноводное уравнение переноса излучения
1.5. Нестационарное уравнение переноса излучения
1.5.1. Общие соотношения. Двухчастотная матрица когерентности
1.5.2. Рассеяние узкополосного импульса
1.6. Основные результаты главы
Приложение 1.А. Коэффициенты рассеяния нормальных мод в
нерегулярном океаническом волноводе
Приложение 1.Б. Вычисление спектральной матрицы Fm (ае_Д в
приближении ВКБ
Г Л А В А 2. Расчет функции когерентности звукового поля в случайном океане
2.1. Введение
2.2. Процедура приближенного интегрирования волноводных уравнений переноса излучения
2.2.1. Квазиклассическая асимптотика решения малоуглового УПИ в канале с объемными неоднородностями .
2.2.2. Специфика рассеяния звука на взволнованной поверхности
2.3. Результаты численного моделирования статистических характеристик звукового поля в глубоком океане
2.3.1. Рассеяние на внутренних волнах
2.3.2. Рассеяние звука на ветровом волнении
2.4. Особенности формирования функции когерентности звукового поля в мелком море
2.4.1. Модель мелкого моря. Основные расчетные соотношения
2.4.2. Построение приближенного аналитического решения
для матрицы когерентности в мелком море
2.4.3. Иллюстративные примеры
2.4.4. Сопоставление экспериментальных данных с результатами численного моделирования
2.5. Нестационарное поле излучения в нерегулярных волноводных каналах
2.5.1. Объемное рассеяние импульса
2.5.2. Распространение импульсной волны в канале со взволнованной поверхностью
2.6. Выводы к главе
Г JI А В А 3. Влияние эффектов движения источника и приемника на
когерентность звукового поля в мелком море
3.1. Введение

3.2. Исходные соотношения
3.2.1. Постановка задачи
3.2.2. Система связанных уравнений для амплитуд нормальных волн
3.3. Корреляционные характеристики звукового поля, возбуждаемого движущимся источником
3.3.1. Среднее поле
3.3.2. Функция когерентности доплеровского сигнала
3.4. Результаты численного моделирования и их физическая интерпретация
3.4.1. Поведение средней интенсивности
3.4.2. Анализ когерентных свойств рассеянного поля
3.5. Выводы к главе
Приложение З.А. Вывод уравнения для функции когерентности
поля, возбуждаемого равномерно движущимся источником .
Г JI А В А 4. Коротковолновая дифракция частично-когерентных звуковых волн на регулярных рассеивателях в океаническом волноводе
4.1. Введение
4.2. Постановка задачи. Основные приближения
4.3. Дифракция акустического сигнала на неподвижном объекте
в нерегулярном канале
4.3.1. Функция когерентности дифрагированного поля
4.3.2. Анализ предельных случаев
4.3.3. Отражающая способность тела в случайном океаническом волноводе
4.3.4. Количественные результаты
4.3.5. Дифракция импульсного сигнала
4.4. Энергетические и корреляционные характеристики поля,
дифрагированного на движущемся рассеивателе
4.4.1. Влияние эффектов движения объекта на поведение
средней интенсивности дифрагированного сигнала

ограничением, накладываемым на использование формулы (1.22), является условие (1.23). Физически оно означает малость эффектов рассеяния на длине цикла.
Найдем теперь асимптотику для Отп в волновой зоне. Для этого удобно перейти в (1.186) к полярной системе координат, приняв выделенное направление анизотропии за исходное:
2я- оо
0-24)

где ф — угол, составляемый вектором г с выделенным направлением. В рамках сделанного приближения (1.23), матрицу || Дгт(эе±)|| можно рассматривать как диагональную, при этом

£>(ае±) = бе^Д^эеДЦ« Д [кг - зе2 - (2л)2<3«(ае±)] ,

Лпт(Жх) = ~ ^пт П _щ “ ~ (27Г)2^н(®0-)] •

Вычисляя интеграл (1.24) с помощью теоремы о вычетах, нетрудно найти:
^ш(г) ~ $пт 6гга(г),
(1-25)
б„(г) = - -Г ГМе <(в)гСОЗ {в-ф)
4л ф о
где к®® (в) = кп + <5эе„(0).
Для исследования поведения (1.25) на больших расстояниях от источника воспользуемся методом стационарной фазы. Главный член асимптотики имеет вид
Оп( г) = , /_-2-_______ 1^(в)гсо* (в-ф)- гл/
А1г]г^Зп{в)/йв^е
, (1-26)
в=вг?
где 5„(0) = Яе эе)5(0) сов((? — а), а 0% является решением уравнения «„(о) ,, „л,

сов(0 — 0) — Ие эе® (0) зт(0 — ф) = 0.