船舶尾流气泡幕电磁特性研究

摘要

船舶在海面上运动时，会在运动方向的反方向产生一条尾迹，即船舶尾流。该尾流产生的原因是船体和螺旋桨对海水的扰动，形成一条具有多种物理性质的气泡幕带。受天气、气温、水温、海域、航速等因素影响，尾流具有不同的物理特性和外貌特征，研究这些特性和特征，可以映射出船舶本身的类型、吨位、航速等信息，对军事、海洋观测等领域具有极大的意义。
　　本文研究的内容为船舶尾流气泡幕的电磁性质，主要包括以下几个方面:
　　第一，利用自行研制的实验装置，模拟尾流气泡幕的生成，在此基础上分别对静止水面、单螺旋桨尾流和双螺旋桨尾流进行图像采集，利用MATLAB软件对图像进行灰度处理，并对图像进行了灰度的扩展，并转换灰度直方图，最终通过对实验结果进行分析，得到了三者之间不同灰度级别下的频数分布规律。用Canny算法进行弱边缘检测并得出实验结论。结论对进一步尾流图像信息化研究提供基础。
　　第二，系统的阐述分析了机载磁传感器探测尾流电磁场的基本理论和水上船舶运动导致的磁异常检测基本理论，并建立了数学模型。
　　第三，从麦克斯韦方程组和磁流体动力学基本方程出发，推导分析了电磁尾流在地磁场中引起磁异常的计算方法和求解方法。在特定条件下，对船舶尾流不同下游距离的磁异常进行了计算和分析，结果表明:随着尾流下游距离的增加，磁场强度均越来越弱，在最初的4km以内磁场强度急剧降低，在5km～12km较缓慢降低，超过20km以后磁异常变化越来越小，两者近似呈反比关系;该结果还表明，尾流下游距离在20km以内时，则磁场强度计算结果在0.17×10-4A/m～2.2×10-4A/m之间，可被磁力仪有效探测。

目录

摘要

主要符号表

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 船舶尾流的光学探测

1．1．2 船舶尾流的声学探测

1．1．3 船舶尾流的电磁学探测

1．1．4 船舶尾流的热学探测

1．1．5 船舶尾流的卫星遥感探测

1．2 国内外技术水平与发展趋势

1．2．1 国外发展状况

1．2．2 国内发展状况

2 基于图像处理的模拟尾流气泡幕研究

2．1 模拟尾流实验系统

2．2 图像灰度转换与增强

2．3 尾流图像直方图

2．4 尾流图像边缘检测

2．5 本章小结

3 船舶尾流电磁性质基本理论模型

3．1 尾流电磁场特征探测机理

3．1．1 运动海水产生的电磁场

3．1．2 尾流电磁场

3．1．3 尾流电磁场的检测

3．2 尾流在地磁场中的磁异常计算

3．2．1 船舶运动导致磁异常理论

3．2．2 磁异常计算方法

4 船舶尾流电磁性质计算分析

4．1 求解方法

4．2 量级分析

4．3 计算及结果分析

4．3．1 相同航速不同尾流长度计算

4．3．1 不同航速相同尾流长度计算

4．4 本章小结

5 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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