Синтез и исследование адаптивных гидроакустических систем методами нелинейной динамики

• Автор: Бублей, Ирина Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 193 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АДАПТИВНЫЕ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ МЕТОДЫ СИНТЕЗА И СИНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРИНЦЫПЫ УПРАВЛЕНИЯ.

1.1 Математические модели гидролокации

1.2. Синергетический синтез законов адаптивности гидроакустических систем динамическими наблюдателями внешних возмущении.

1.3. Нелинейный системный синтез гидроакустических систем синергетический подход.

1.4. Состояние и перспективы развития гидролокаторов и проблемы управления характеристиками

2. ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ АКУСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

ГИДРОЛАКАТОР МОРСКАЯ СРЕДА.

2.1. Принципы построения гидроакустических информационных

моделей
2.2.рнмснение метода декомпозиции для построения
информационной модели параметрической гидролокации
2.3 Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ МЕТОДАМИ НЕЛИНЕЙНОЙ ДИНАМИКИ
3.1. Методы нелинейной динамики в гидроакустике
3.2. Обработка результатов эксперимента методами нелинейной динамики и их анализ
3.3. Сопоставление экспериментальных результатов с теоретическими моделями
3.4. Аналитическое конструирование нелинейного динамического регулятора процесса дифракции звуковых пучков с наблюдателем состояния
3.4. Выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В нелинейной акустике часто приходится иметь дело с такими распределениями скорости, плотности, давления и т. В реальных условиях в силу свойств среды распространения звука график функции Ф (выражение (1. Причин, вызывающих деформацию профиля волны, может быть несколько. Во-первых, это затухание звука. Во-вторых, дисперсия, если источник испускает не строго монохроматическую волну и волны с различными частотами ® распространяются с разными фазовыми скоростями. И, наконец, в-третьих, важнейшим механизмом, приводящим к искажению исходного профиля, является нелинейность [2,4]. Ро дг 2с0>0 дг ? Анализ этого уравнения и его решения хорошо описаны и известны [6]. Различные участки профиля начинают двигаться с различной скоростью в сопровождающей системе координат, причем скорость движения пропорциональна значению амплитуды этого участка. Все сказанное выше касалось только плоских и квазиплоских волн, которые являются в общем случае идеализацией. Процесс распространения сферических волн конечной амплитуды, которые более характерны, во многом подобен процессу распространения плоских волн. Имеются различия качественного характера, обусловленные тем, что амплитуда сферической волны не остается постоянной вследствие их расхождения. Это приводит к тому, что нарастание нелинейных искажений происходит в ином темпе по сравнению с плоскими волнами. Возникающая вследствие уравнивания диссипативных и нелинейных эффектов стационарная плоская волна, не возникает в случае сферических волн. Этому препятствует явление схождения и расхождения волнового фронта. Нарушение принципа суперпозиции в нелинейной акустике приводит к тому, что исходные волны взаимодействуют друг с другом. В линейном случае характер распространения отдельной гармоники определяется только ее собственными параметрами и равновесными параметрами упругой среды. В нелинейной среде гармонические составляющие взаимодействуют друг с другом, порождая новые компоненты спектра. Для произвольных со1 и 0)2 картина волнового поля оказывается достаточно сложной. Наиболее интересный случай для практического использования - это исследование взаимодействия двух близких по частоте плоских волн при слабом проявлении нелинейности. На практике он получил название «параметрическая антенна», а устройство на ее основе - «параметрический гидролокатор». Рассмотрение задачи о генерации вторых гармоник накачки в процессе нелинейного взаимодействия волн бигармонической накачки в спектре частот, формируемых параметрическим излучателем в среде, будем проводить на основе анализа уравнения Хохлова-Заболотской-Кузнецова (ХЗК) [6]. Это уравнение получено из известного волнового уравнения с использованием метода медленно меняющегося профиля. В квазиоптическом приближении, если считать, что звуковые пучки хорошо коллимированы и имеют узкий угловой спектр, поперечные компоненты углового вектора малы и волновое уравнение упрощается. Со д1 С0р0д! Переходя к новым переменным и пренебрегая членами высших порядков малости, получим уравнение (1. Уравнение (1. Однако, заметим, что уравнением (1. Даже если пучок дифрагирует сильно, уравнение (1. Ро а — функция вторичных источников. Решение уравнения (1. V — область интегрирования, в которой располагаются вторичные источники. Дй) . Область интегрирования условно изображена на рис. Переменный вектор Я соединяет текущую точку объема М1(х',у',г) с точкой наблюдения М(х,у,г), расположенной в дальней зоне антенны. Объем V можно рассматривать как область нелинейного взаимодействия первичных волн накачки. Рис. Геометрия задачи и область существования вторичных источников. Таким образом, в данной работе рассмотрены и проанализированы различные математические модели пространственных характеристик акустических волн при распространении в водной среде. Эти модели лежат в основе построения всех гидроакустических приборов, в том числе и гидролокаторов. Особое внимание было уделено параметрическим гидроакустическим системам. Использование нелинейных эффектов в целях гидролокации традиционно привлекает внимание исследователей.