数字波导网络算法在矢量声场中的应用研究

摘要

由于矢量传感器能够获得声场的矢量信息，从而改善声纳的性能，所以矢量传感器被广泛应用于水下声传播和水声工程的研究中。迄今为止，大多数水声传播模型都是标量场的建模，所以建立一种矢量声场的模型对于水声传播是非常有必要的。 本文将数字波导网络法应用到矢量声场的研究中。数字波导网络法是一种基于波动理论的声场建模的新方法，它通过电声类比将波动方程的求解等效为电路网络的求解，把波的传播看作波变量在多维空间的散射和传播。数字波导网络的基本组成是双向时延线路和和散射结点，波导中的能量通过双向时延线路在网络中传播，入射到散射结点时发生散射。 本文首先将数字波导网络法应用到一维和二维振动系统中，所得结果与解析解符合得很好。然后分别对二维和三维均匀有源声场进行了模拟计算，得到了声场的传播损失曲线，并将所得曲线与FFP法和虚源法所得传播损失曲线作比较，不同算法所得结果符合得很好，说明数字波导网络法在水声传播领域中的应用是可行的，但是算法的复杂性和计算机内存的局限性是数字波导法存在的两个不足点。本文的最后还对数字波导网络法存在的色散误差等做了分析，并对以后的研究工作提出了一些建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1立题背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3.1射线模型

1.3.2简正波模型

1.3.3多路径展开模型

1.3.4快速声场模型

1.3.5抛物型模型

1.3.6数字波导网络法

1.3研究内容

1.4论文结构

第2章数字波导网络

2.1波动方程和传输线方程

2.1.1波动方程

2.1.2传输线方程

2.2离散化波导

2.3数字波导网络

2.3.1一维数字波导网络

2.3.2二维数字波导网络

2.3.3边界条件

2.3.4初始条件

2.3.5极坐标下的数字波导网络

2.4本章小结

第3章数字波导网络在水声传播中的应用

3.1弦的自由振动

3.2矩形膜的自由振动

3.3有源均匀声场建模

3.3.1电声类比

3.3.2二维有源均匀声场

3.3.3边界条件处理

3.3.4计算结果

3.3.5三维声场

3.4误差分析

3.5本章小结

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢