张士钊 朴胜春1)2)†

1) (哈尔滨工程大学,水声技术重点实验室,哈尔滨 150001)

2) (哈尔滨工程大学,海洋信息获取与安全工信部重点实验室,哈尔滨 150001)

3) (哈尔滨工程大学水声工程学院,哈尔滨 150001)

建立了一种适用于复本征值情况下的弹性耦合简正波声场模型,给出了包含泄漏模态时弹性简正波的归一化和耦合系数表达式,耦合系数满足声能流守恒.利用该模型分析了倾斜弹性海底条件下声场的简正波相干耦合特性,发现考虑泄漏模态时,简正波耦合不仅会导致简正波幅度变化,而且也会带来附加相移.仿真计算表明:其一,在倾斜弹性海底条件下,考虑泄漏模态耦合附加相移影响后得到的声传播损失更接近有限元商用软件的计算结果;其二,耦合大大提升了界面波的幅度.此外,本文还分析了海洋环境参数变化对声传播损失的影响.

1 引言

在弹性海底情况下,声波在海洋中传播时,海底会激发起纵波和横波.而在海洋环境随着距离发生变化的情况下,海洋中传播的各阶简正波之间会发生简正波耦合效应,带来简正波之间的能量转移.

Pekeris[1]首次提出简正波模型,解决了液态海底条件下两层水平分层介质中的水中点源爆炸声传播问题.Press 和Ewing[2]将Pekeris 提出的简正波模型扩展到包含弹性海底的情况,解决了弹性海底条件下的水平分层介质中的爆炸声传播问题.Porter 和Reiss[3]采用有限差分方法,数值计算弹性海底水平分层介质中的简正波声传播.Ainslie[4]计算了多……