Распространение акустических волн на океаническом шельфе в присутствии температурных фронтов и внутренних волн

• Автор: Цхоидзе, Александр Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Обозначения и сокращения
Глава 1 Теоретические основы распространения сложного акустического сигнала на океаническом шельфе
§ 1.1 Гсоакустичсская модель мелкого моря
§ 1.2 Математическое описание звукового поля
§ 1.3 Дисперсионные свойства сложных сигналов в мелководных
волноводах
Глава 2 Распространение сигнала в присутствии температурного фронта
§ 2.1 Основные свойства температурного фронта
§ 2.2 Характеристики звукового поля вблизи фронта
§ 2.3 Пространственно-частотная и пространственно-временная
структура звукового поля
§ 2.4 Диагностика температурного фронта по флуктуациям сигнала
Глава 3 Распространение сигнала в присутствии интенсивных внутренних волн
§ 3.1 Природа и характеристики внутренних волн
§ 3.2 Фазовые флуктуации сигнала в присутствии внутренних
волн
§ 3.3 Особенности измерения фазового фронта с помощью горизонтальной антенны
Глава 4 Сравнение теоретических расчетов с результатами эксперимента Shallo water 2006
§ 4.1 Описание эксперимента и характеристика данных
§ 4.2 Анализ результатов эксперимента и сравнение с теорией

Заключение

Список литературы

Обозначения и сокращения
Ат — амплитуда горизонтальных лучей;
с — скорость звука;
сь — скорость звука в дне;
/ — частота;
Н — глубина волновода;
1 — мнимая единица;
/ — поле интенсивности источника; к=2к//с — волновой вектор; кь — волновой вектор в дне;
Р — давление;
^1=Яе+г^'(/2 — горизонтальное волновое число Сой моды с учетом поглощения;
дс — горизонтальное волновое число Сой моды; г — горизонтальные пространственные координаты; х,у — горизонтальные пространственные координаты;
2 — вертикальная пространственная координата;
П — трехмерные пространственные координаты; і — длительность сигнала;
вт — фазовый набег т-ого горизонтального луча;
А — длина звуковой волны; р — плотность жидкости; рь — плотность в дне;
•фг — собственная функция волновода, Сая вертикальная мода;
Ф — функция Грина;
со = 27г/ — циклическая частота.
Индексы:
£ — индекс моды;
т — индекс горизонтального луча; г — индекс величины, связанной с приемником; а — индекс величины, связанной с источником;

поля на акустической трассе, ориентированной вдоль фронта ВВ.
Вместе с тем, при наличии заметной горизонтальной рефракции, интерес представляют также флуктуации направления распространения звука в горизонтальной плоскости (или в более общей формулировке, флуктуации фазового фронта), также имеющие место при указанной ориентации акустической трассы.
§3.2 Фазовые флуктуации сигнала в присутствии внутренних волн
Рассмотрим распространение сигнала в трехмерном мелководном звуковом канале в присутствии ВВ (рис. 3.1). Систему координат ху свяжем с ВВ, система х'у' определяется направлением акустической трассы, а — угол между трассой и волновым фронтом ВВ, /? — угол между трассой и антенной, 6с(х,у,г,Т) — изменения скорости звука, связанные с ВВ, зависящими от времени Т (будем отличать «медленное» время Т, определяющее изменчивость среды 5с, от «быстрого» времени £, определяющего изменчивость звукового поля, например в выражении ехр(—ш1)). - направление луча при отклонении его ВВ (угол горизонтальной рефракции)
Будем считать, что пакет ВВ, имеющий примерно прямолинейный волновой фронт параллельный оси х движется со скоростью V в направлении оси V. Начальное положение огибающей пакета ВВ при Т — 0 (с амплитудой Со, показано на рис. 3 1 слева) соответствует положению максимума ВВ на источнике или нулевому сдвигу пакета ьТ = 0. Вследствие медленного движения пакета ВВ характеристики поля будут зависеть от времени Т (или положения ВВ) как от параметра, эту зависимость, для краткости, мы не будем писать в явном виде.
Рассмотрим фазу звукового сигнала в точке наблюдения в рамках теории горизонтальных лучей [46]. В рамках данного метода модальную амплитуду можно разложить по лучам, амплитуды и фазы которых удовлетворяют стандартным лучевым уравнениям. В частности, уравнение