哈尔滨工程大学学报2024,Vol.45Issue(7) :1280-1287.DOI:10.11990/jheu.202309040

北极双声道波导声传播特性分析

An analysis of acoustic propagation characteristics of dual-duct waveguide in the Arctic

李卿基 韩笑 曹然 魏泽勋
哈尔滨工程大学学报2024,Vol.45Issue(7) :1280-1287.DOI:10.11990/jheu.202309040

北极双声道波导声传播特性分析

An analysis of acoustic propagation characteristics of dual-duct waveguide in the Arctic

李卿基 1韩笑 1曹然 1魏泽勋2
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作者信息

  • 1. 哈尔滨工程大学 水声技术全国重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001;海洋信息获取与安全工业和信息化重点实验室(哈尔滨工程大学),黑龙江 哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学 水声工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
  • 2. 自然资源部第一海洋研究所,山东 青岛 266061
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摘要

北极波弗特海域下特殊的双声道声速结构对水下声传播产生深刻影响,本文利用第 9 次北极科学考察数据,研究了双声道波导的声传播特性,分析了波弗特声道显著声捕获能力的机理.研究发现:当声源频率足够高时,一些模态会被捕获在波弗特声道中,这些被捕获模态将不受海冰或海床影响,能量损失较小.当声源位于声道内时,激发出的被捕获模态使得声波能够远距离传播.另外,这些被捕获模态的声学特性仅与波弗特声道内的声速变化有关,在声场中传播较为稳定,能够形成稳定的干涉结构.

Abstract

The special dual-duct sound speed structure significantly affects underwater sound propagation in the Beaufort Sea of the Arctic.Utilizing data from the 9th Arctic Scientific Expedition,this paper studies the sound propagation characteristics of the dual-duct waveguide,focusing on analyzing the mechanism of the remarkable sound capture capability of the Beaufort duct.The findings reveal that at sufficiently high source frequencies,cer-tain modes will be captured in the Beaufort duct.These trapped modes will not be affected by sea ice or the sea-floor,resulting in minimal energy loss.When the sound source is located within the duct,the excited captured modes facilitate long-distance sound propagation.Additionally,the acoustic characteristics of these captured modes depend solely on variations in sound speed in the Beaufort duct,ensuring their stable propagation in the sound field and the formation of stable interference structures.

关键词

北极/波弗特透镜/声传播/模态/传播损失/相速度/群速度/干涉结构

Key words

Arctic/Beaufort lens/acoustic propagation/mode/transmission loss/phase velocity/group velocity/interference structure

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基金项目

国家自然科学基金项目(62371154)

国家重点研发计划(2021YFC2801204)

出版年

2024
哈尔滨工程大学学报
哈尔滨工程大学

哈尔滨工程大学学报

CSTPCD北大核心
影响因子:0.655
ISSN:1006-7043
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