| 摘 要： | 
声源识别与参数反演是次声探测应用的重点与难点,研究次声非线性传播模型及其特征是解决上述问题的关键点之一.典型的次声能量传播路径包括平流层及热层折射波波导,信号沿波导进入大气层时,大气密度随高度剧烈变化,波形呈现严重非线性失真与衰减.非线性效应使波形陡化及周期延长,且与依赖于频率的衰减效应相互作用,导致单一时域或频域仿真方法无法兼顾数值计算的稳定性与效率,本文采用时频混合域方法模拟运动分层大气中次声长程非线性传播,其中,Burgers非线性控制方程基于WENO（the weighted essentially non-oscillatory scheme）技术采用时间域变步长有限差分方法实现激波等非连续波的稳定传播,而信号衰减基于Sutherand-Bass系数于频率域进行计算.
基于该方法,本文研究了次声沿不同波导路径传播的非线性形变,并分析了声源振幅、大气结构等对非线性特征的影响.结果表明,非线性效应与波导路径密切相关,非线性失真主要发生在信号向上进入大气层传播阶段,热层波导的非线性效应明显强于平流层;非线性与信号衰减之间具有相互抑制作用,而声源强度表现为两种作用的调节因子.最后,与实测数据对比则验证了本文方法的有效性及实用性.
|
