张晓东 金映丽

摘 要：针对我国气枪子波模拟软件完全依赖国外软件（Nucleus、Gundalf等）的问题，建立了范氏气体准静态开放式热力学系统下的气枪子波MATLAB模型，通过与实验数据对比，验证了MATLAB模型的准确性，同时，通过控制变量法分析了不同工作压力、沉放深度对气枪子波主脉冲能量的影响。结果表明：气枪子波主脉冲能量随着工作压力、沉放深度的增加而增大;气枪子波主脉冲能量和工作压力成正比;气枪子波主脉冲能量大小与沉放深度成线性相关，随着沉放深度的增加，气枪子波主脉冲能量的增加速度减缓。

关键词：气枪子波;MATLAB;子波脉冲;沉放深度;工作压力

中图分类号：P631.46文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）07-0025-03

Numerical Simulation of Air Gun Wavelet Based on MATLAB

ZHANG Xiaodong JIN Yingli

（School of Mechanical Engineering， Shenyang University of Technology，Shenyang Liaoning 110870）

Abstract： Aiming at the problem that our country's air gun wavelet simulation software completely depends on foreign software （Nucleus， Gundalf）， a MATLAB model of air gun wavelet under Van Der Waals quasi-static open thermodynamic system was established. The accuracy of the MATLAB model was verified by comparing with the experimental data. At the same time， the influence of different working pressure， sinking depth and air gun volume on the main pulse energy of air gun was analyzed by controlling variable method. The results show that the main pulse energy of air gun wavelet increases with the increase of working pressure， sinking depth and volume. The energy of the main pulse of air gun wavelet is proportional to the working pressure and volume. The energy of the main pulse of the air gun wavelet is linearly related to the sink depth， and the increase speed of the main pulse energy of the air gun wavelet slows down with the increase of the sink depth.

Keywords： air gun wavelet;MATLAB;wavelet pulse;sinking depth;working pressure

現阶段，气枪被广泛应用于海上地震勘探，是海上地震勘探激发地震波的常用方法。相较于炸药震源，空气枪的性能更稳定、自动化程度更高、更符合环保理念。由于气枪震源的优点，再加上其技术理论的成熟[1]，基于舰船毁伤的水下爆炸实验逐渐用气枪取代TNT作为爆炸实验的震源[2-3]。在国外已有使用气枪进行水下爆炸对舰船毁伤实验的先例。

气枪子波的获得方法主要采用软件模拟。最有名的两款气枪震源模拟软件是美国PGS公司的Nucleus软件和美国Oakwood公司的Gundalf软件[4]。由于我国对气枪的研究起步较晚，因此，进行气枪震源模拟时以使用外国软件为主，需要花费大量财力引进软件。

鉴于此，本文提出了一种基于MATLAB软件的气枪子波仿真模拟：使用四阶龙格-库塔（Runge-Kutta）方法，结合气泡运动方程和气体准静态开放式系统方程，实现了气枪子波的仿真模拟，并分析了气枪沉放深度、工作压力对子波的影响效果。……