舰船尾流中气泡的主动声反射／『散射模型

特性 的检 测和分 析 ， 可以得到 目标 舰船 的存在及其 相
关信息。声学在水下信号处理领域具有天然的工程
应用优势 ， 对舰 船尾流声 学特性 的研究尤 为重要 。舰
船 的气泡 尾流 具有 独特 的声 学特 性口 尾 流 中 的气 泡 ， 是产生其 声学 的主要原 因 ， 由气 泡群体 现的声学特 性 是舰 船尾 流 噪声 的主 要特 性之 一 。气泡 的声 学特 性
【 ｙ ｗ ｒ ｓ ｈｐ ｗ ｋ ；ｂ ｂ ｌ；ａｔ ｅａｏ ｓｃ ｒ ｅｔ ｎｓａｔ ｎ ｏ ｅ Ｋｅ ｏ ｄ 】ｓｉ ａ ｅ ｕ ｂｅ ｃ ｖ ｃｕｔ ｅ ｃ ｏ／ ｔ ｒ ｇ ｍ ｄ ｌ ｉ ｉ ｆ ｉ ｃ ｅ ｌ ｉ
１ 引言
舰船尾 流ｎ 指舰船 在航行 过程 中在 其尾部形 成 堤－
（ ｏ ｅｅｏ ａ ｎ ，Ｎ ｒ ｗ ｓ ｒ ｏ ｔｃ ｎｃＵ ｉ ｒｉ ，Ｘ ｎ ７ ０ ７ ，Ｃ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ｆＭ ｒ ｅ ｏｔ ｅｔ ｎ Ｐ ｌ ｅｈ ｉ ｎｖ ｓ ｙ ｉａ ０ ２ ｈｎ ） ｌ ｉ ｈ ｅ ｙ ｅ ｔ １
【ｂｔ ｃ ｈ ｈｏ ｆｒ ｅ ｉ ｎ ｅａｔｎ ｉ ｕｅ ｏ ａａ ｚ ｔ ｏｎ ａｅ ｏ ｈ ｎ ｒ ｃ ｏ ｔ Ａ ｓ ａｔ ｅ ｔ ｒ ｏ ｅ ｃｏ ａｄ ｒｒ ｉ ｓ ｓｄ ｔ ｎｌ ｅ ｌ ｓ ｄ ｗ ｖ ｎ ｔ ｉｅ ａｅ ｆ ｈ ｒ ］Ｔ ｅ ｙ ｆ ｔｎ ｌ ｆｃｏ ｙ ｌ ｕ ｅ ｅ ｔｆ ｅ
令 界 面 的声压 反 射 系数 为反射 波 与 入射 波 声
Ｏ
ห้องสมุดไป่ตู้图 １ 两种介质分界面处 的声传播
体 现 在 对 不 同 频 率入 射 声 波 的反 射， 射及 吸 收作 散 用［ 主要 由气泡 的谐 振 频率决 定 。尾 流 中气泡 的谐 ３ １ ， 振频率 与气泡 的半径 和所 处水下 的深度有 关 ， 泡直 气 径／ ４ ］ 直 接影 响气 泡尾 流声 学特 性 。海 面表层 内 ， 大小
式得 ’
ｌ： 二 ： 业
Ｊ Ｐ２ｌ ｌ ２ Ｐ ２ 。 。 ＋１
阶谐振公式分析气泡的声散射作用， 建立尾流中气泡的主动声特性模型。通过分析尾流中气泡的主动声反射／ 散射
模型 ， 为后续的多个气泡及尾流 的主动声反射， 射模 型奠定基础。 散 【 关键词 】舰船尾流 ；气泡 ；主 动声反射／ 散射模 型
【 中图分 类号】Ｔ ５ Ｂ６ 【 文献标识码 】Ａ
ｂ ｂ ｌ ｓ ａ ｄ ｗａｅ ．Ｔｈ ｅ ｅ ｌｎ ｅ ｂ ｔ ｅ ｎ ｖｂ ａ ｉｎ ｎ ｅｅ ｔ ｃ ｔ ｅ ｒ ｎ ｈ ｌ － ｔ ｇ ｒ ｓ ｎ ｎ ｅ ｆ ｒ ｌ ｕ ｂ ｅ ｎ ｔｒ ｅ ｒ ｓ ｍｂ ａ ｃ ｅ ｗ ｅ ｉ ｒ ｔ ａ ｄ ｌ ｃ ｒ ｈ ｏ ｙ ａ ｄ ｔ ｅ ｍｕｔ ｓａ ｅ ｅ ｏ ａ ｃ ｏｍｕ ａ ｏ ｉ ｉ ｉ ｓ ｄ ｔ ｔ ｄ ｈ ｓ ａ ｔｒｎ ｏ ｈ ｂ ｂ ｌｓ ｎ ｔ ｅ ａ ｅ ．Ａｆ ｒ ｎ ｌ ｚｎ ｈ ａ ｔ ｅ ｃ ｕ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉ ｏ ｓ ｕ ｅ ｏ ｓｕ ｙ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｇ ｆ ｔ ｅ ｕ ｂ ｅ ｉ ｈ ｗ ｔ ｒ ｅ ｔ ａ ａｙ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃｉ ａ ｏ ｓｉ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔ ｅ ｖ ｃ ｉ ｃ ｆ
半径为 （．～ ．） １ ｘ １ １ ｘ ０Ｉ ０ ８ ｍ的气泡最具代表性 ， 而这个半
径范 围［ ５ １ 内的气泡谐 振 频率对 声 呐 的工 作影 响最 大 。
压振幅之比， ＝ ｒｐ ； 即 Ｐｍ ｉ透射波与入射波声压振幅 ／ 之比为声压透射系数， 即Ｄ＝ ｔ 由声压振幅表 ｐｐ ／
ｆｌ ｗ ｎ ｅｅ ｒｈ ｏ ｈ ｃｉｅ ａ ｏ ｓｉ ｈ ｒｃｅ ｓｉ ｆｍｕ ｉｂ ｂ ｌｓ ａ ｄ ｓｉ ａ ｅ ｉ ａ ｅ ｎ ｔｅｅ ｏｌ ｉｇ ｒｓａｃ ｎ ｔ ｅ ａ ｔ ｃ ｕ ｔ ｃ ａａ ｔｒ ｔ ｏ ｈ－ ｕ ｂｅ ｎ ｈｐ ｗ ｋ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓ ． ｏ ｖ ｃ ｉ ｃ ｈ
Ａｃ ｖ ｏ ｓ ｃ Ｒｅ ｅ ｔ ｎ Ｓ ａ ｔ ｒｎ ｏ ｅ ｆ ｔ ｅ Ｂｕ ｂ ｅ ｉ ｈ ｈ ｐ Ｗ ａ ｅ ｉ ｔ ｅ Ａｃ ｕ ｔ ｆ ｃ ｏ ／ ｃ ｔ ｉ ｇ Ｍ ｄ ｌ ｏ ｈ ｂ ｌ ｎ ｔ ｅ Ｓ ｉ ｉ ｌ ｉ ｅ ｋ
ＺＡ ＧＱｎ Ｈ Ｎ ｕ ，ＷＡ Ｇ Ｙｎ ｍ ｎ Ｎ ｉｇ ｉ
的具有特 殊性质 的海水 ， 尾流 区海水 与周 围的海 水相
别 为 ｐｃ Ｐｃ， 据界 面 上声 压 连续 和 界 面法 向拆 ｌ和 ２：根 １
速连 续 的条件 ， 到 满 足条件 的反 射 波Ｐ 、 得 人射 波 Ｐ
及透射波 Ｐ声 压振幅 。
比具 有独 特 的物理 特性 。通过 对舰 船尾 流相 关物 理
ｔ ｅ ｕ ｂ ｅ ｔ ｅ ｃ ｉｅ ｃ ｕ ｔ ｒ ｆ ｃｉ ｎ ｓ ａ ｔｒｎ ｍｏ ｅ ｏ ｔ ｅ ｕ ｂ ｅ ｓ ｃ ｅ ｔ ｄ ｎ ｈ ｓ ｉ ｗａ ｅ Ｔｈ ｈ ｂ ｂ ｌ ， ｈ ａ ｔ ａ ｏ ｓｉ ｖ ｃ ｅ ｅ ｔ ／ｃ ｔ ｉ ｇ ｌ ｏ ｅ ｄ ｌ ｆ ｈ ｂ ｂ ｌ ｉ ｒ ａｅ ｉ ｔ ｅ ｈ ｐ ｋ． ｅ
水 声 工 程
响圃＠０ 囿 ｝ ， ＠⑥凹ｇ ＠ 匡响 响＠＠０ 响 ， 咖 ＠０ 弛６ ６ ， ６
舰船尾流 中气泡的主动声反射／ 散射模型 ． 技 ． 实 术 用
张 群 ， 英 民 王
（ 西北工业大学 航海 学院， 陕西 西安 ７０ ７ ） １０ ２
【 要 】用声反射和折射定理分析气泡与水的分界面处入射声波的反射与折射作用， 摘 振动类比电路和气泡的多