近海风电场水下打桩辐射噪声特性测量分析

对滨海海上风电场一次完整的打桩过程不同水深处环境噪声进行监测和分析。结果表明:打桩过程水下辐射噪声脉冲信号,在所研究海域附近环境噪声级由原来打桩前的130 d B左右瞬间增加约20~50 d B,20~20 000 Hz频段,打桩噪声谱级高于工程前该海域背景环境噪声谱级约30~65 d B,100~1 000 Hz频率打桩辐射噪声谱级出现多个峰值,不同水深谱级最高峰值频率为200 Hz。根据打桩水下辐射噪声监测结果和浅海Marsh和Schulkin半经验公式,计算打桩辐射噪声声源级(距声源中心1 m处)为210.2 d B(参考声压1μPa)。为水下打桩辐射噪声的深入研究提供了基础数据,分析结果可供海洋环境和海洋生物保护研究参考。     

水下打桩和船舶噪声对斑海豹听觉影响的初步分析

通过测定水下打桩和船舶噪声,利用Matlab软件对两类典型海洋噪声的时-频统计特性进行分析,结合斑海豹听阈和发声频域特性,分析水下打桩和船舶噪声对斑海豹的影响.结果表明:水下打桩及船舶噪声的主要能量分布频段(0～4.0 kHz)与斑海豹听阈敏感频段(0.1～ 100.0 kHz)及发声频段(0.4 ～ 1.5 kHz)相重叠;水下打桩噪声所产生的强噪声声源级(206 dB)会高于斑海豹可忍受的最高声源级(190 dB).由此推断,两类噪声会对斑海豹的生境产生严重干扰,轻者可能导致斑海豹的习性改变及感知和交流能力减弱,重者则会造成斑海豹的听阈丧失.本研究为斑海豹的声学保护提供声学参数依据,并为进一步深入研究提供参考.     

AUV移动探测下基于U-Net网络的本体噪声去除

在基于移动 AUV(自主水下机器人)平台的水下机动目标探测场景中,由于拖曳能力和探测孔径的限制,目标噪声极易淹没在本体噪声中。而且,本体噪声与目标噪声具有非常相似的频谱特性和倍频关系,进一步加重了目标噪声分析的难度。为降低本体噪声的影响、提高目标噪声的信噪比,开展了基于 U-Net 深度网络的水下混合噪声信号分离算法研究。通过仿真模型测试了算法在不同转速差、桨叶数差以及目标噪声信噪比条件下去除本体噪声的性能。实验结果初步表明：在目标信号信噪比不低于–10 dB 的条件下,算法可以对本体噪声进行有效去除。     

近海海上风电场水下噪声传播模型适用性研究

通过现场采集近海海上风电场工程区运营期风机水下噪声和背景噪声数据,计算了噪声信号的倍频带声压级,功率谱级和峰值声压级,确定了海上风电场水下噪声总声源级为148.3 d B,以此开展近海海上风电工程风机水下噪声频域特性、功率密度谱特性等研究。在此基础上使用Kraken简正波模型和Bellhop射线模型对风电场运营期风机水下噪声在水平与垂直方向上的传播进行模拟,模拟了噪声在不同频带内的衰减程度,结果显示模型模拟结果在不同频率下的衰减趋势有着很大差异,产生了明显的多途干涉现象,通过实测数据对建立的噪声传播模型进行验证,发现Kraken简正波模型在500 Hz以下,Bellhop射线模型在500 Hz以上适合模拟实际水下噪声传播情形,同时海区本身背景噪声的存在会对预测的准确性产生影响。这些结论可用于进一步对近海海上风电场水下噪声传播的研究。     

海上风电打桩水下噪声测量及其对大黄鱼的影响

海上风电场建设期风机打桩会产生高强度的水下噪声,研究水下冲击打桩噪声的监测方法、特性分析及对海洋生物的影响是非常重要的。采用自容式水下声音记录仪,多点同步测量了福建省兴化湾海上风电场二期工程建设期单次完整的水下冲击打桩噪声,从时频域特性进行了分析,并利用最小二乘法拟合得到了打桩声源级和声暴露级。结果表明：水下冲击打桩噪声是典型的低频、高强度的脉冲信号,单个脉冲持续时间约90~100 ms,峰值声源级约209.4±2 dB,声暴露级约197.7±2 dB;主要能量分布在50 Hz~1 kHz频段,750 m测量点的该频段声压级相比海洋环境背景噪声,提高了约40~50 dB。水下冲击打桩噪声频域能量分布与大黄鱼的听觉敏感频段相重叠,对大黄鱼影响程度和范围较大,实际工程应用中宜采用声暴露级作为评价指标。     

长江大桥桥墩水域监测和分析

长江大桥桥墩受水流冲刷和泥沙淤积的影响,需要定期对桥墩水域地形进行监测和分析。结合安庆长江公路大桥水域监测实例,阐述了使用多波束测深系统和声学多普勒流速剖面仪(ADCP)对大桥水域进行联合监测,采用GIS软件对大桥水域地形进行冲淤计算,并制作了桥墩的立体图和大桥区域的水域冲淤变化图,分析了桥墩及附近水下地形与水流的变化,对桥墩的冲刷研究具有非常重要的意义,监测成果为大桥的安全运营提供了有益的安全保障。     

黄海北部海洋环境噪声特点及其与风速的依赖关系

本文研究了六昼夜连续观测到的黄海北部水下环境噪声的一些地域特殊性.这主要表现在噪声谱级具有较强烈的,并且各频率谱级之间存在的同期相似起伏的时变性.再者就是噪声谱级依赖于风速关系比较复杂.例如在中等风速范围(16-30节)内,谱级随风速增长的变化会出现“V”字形特征.本文提出一个改进了的数学模型,推广了Piggott(1964)和Crouch等(1972)的结果.用此改进了的模型能较好地描述噪声所表现的诸如“V”字形的特殊状态.     

激光扫描实时获取水下图象信息的方法与系统

报道一种实时大视角、全景深获取水下图象的新方法。该方法试图解决在无人摇控潜器(ROV)和自治式潜器 (UUV)走航式获取水下清晰图象时 ,遇到的激光在水下传输过程中后向散射噪声问题 ,建立了一种具有宽视角、全景深性能的水下激光扫描系统。用这种方法和系统在空气中和水中做了大量的实验 ,并讨论了这种方法和系统的应用前景。     

基于柔度矩阵的斜拉桥拉索损伤识别研究

为实现对大跨度斜拉桥拉索损伤识别以及实际测试时结构高阶模态难以准确获取特点,提出了基于柔度差矩阵斜拉桥拉索损伤识别方法。本文首先给出柔度矩阵定义,然后阐述了基于柔度差矩阵的损伤识别机理,并以润扬大桥为试验对象模拟4种不同的损伤工况研究该方法的适用性。试验研究结果表明,该法能有效的识别出斜拉桥拉索损伤位置。     

基于火箭发动机的脉冲信号检测

水下火箭发动机工作时,尾部会产生高强度、宽频带背景噪声。在分析火箭发动机噪声产生机理和物理特性的基础上,主要研究了火箭发动机噪声背景下脉冲信号的检测流程和方法。采用自适应消噪和滤波,减弱背景噪声强度并提高了信噪比,建立了火箭发动机噪声背景下脉冲信号的检测方法,解决了强背景噪声脉冲信号难以检测的问题,为火箭发动机水下应用提供了新的思路。     

泵喷推进器在某水下航行器降噪方面的应用

通过对某采用对转螺旋桨作为推进方式的水下航行器噪声进行深入分析,了解和掌握了其噪声特点。 针对对转螺旋桨在降噪方面的不足,对采用泵喷推进器降噪进行分析研究,提出水下航行器各装置降噪改进设想。 在综合考虑了鳍舵以及附体对航行噪声的影响,以及原产品对航行性能的要求后,对泵喷推进器进行了初步方案设计,采用该泵喷推进器有望使噪声降低 4 ~ 5 dB。     

青岛胶州湾大桥建设对周边海域水动力环境影响的数值研究

应用MIKE21建立胶州湾平面二维潮流模型,对青岛胶州湾大桥建设前后胶州湾内的潮流场进行数值模拟,探讨了青岛胶州湾大桥建设对周边海域的潮位、潮流、潮通量等水动力环境的影响。通过胶州湾大桥两侧的连续实测海流、潮位资料与模拟结果进行比较,可以看出两者趋势基本符合,说明该模型能够较精确地反映胶州湾大桥建设前后的潮流场分布情况。计算结果表明,大桥的建设具有一定的阻流作用并减小了过水断面,从而对周边海域的水动力环境产生一定的影响,但对胶州湾整体潮流场改变较小,影响范围限于桥位南北1.5km范围内。     

涉海工程水下冲击打桩噪声测量方法研究

随着海洋、湖泊、河流和港口等人类活动逐渐增加,涉海工程产生的水下噪声污染及对海洋生物影响已引起广泛关注。工程建设期环境影响评价中,水下噪声测量逐渐成为海洋监管的要素。水下冲击打桩是工程建设中常见的低频水下脉冲声源,能够传播较远距离。如何规范地开展水下冲击打桩噪声测量至关重要。文章给出了水下冲击打桩噪声的通用测量方法,包括声学指标、测量系统、测量布放、声学测量配置、测量不确定性等,可为海洋工程建设影响评价、海洋生物生态保护等提供技术支撑。     

基于生态足迹分析的南澳岛旅游业可持续发展评估

备受关注的广东省最长跨海大桥即南澳大桥正式通车后,南澳岛游客骤增,有力助推当地经济发展,也给当地生态环境安全和可持续发展带来巨大挑战。为促进南澳岛旅游业的可持续发展,文章采用国际上比较前沿的生态足迹分析方法,引入旅游生态足迹模型、本底生态足迹模型和生态承载力模型,评价2018年南澳岛旅游业的可持续发展状态。研究结果表明：2018年南澳岛旅游业处于可持续发展的状态,但生态盈余非常小,须在饮食结构、旅游交通、旅游住宿和游客数量等方面进行调整和控制,确保南澳岛旅游业的长期可持续发展。     

基于正交试验的水下航行器凸体涡流噪声优化

凸体作为水下航行器表面的一种常见附体结构,其产生的涡流噪声对搭载在水下航行器上的声学仪器的信号精度有非常重要的影响。在马赫数为0.004 8条件下,采用LES-Lighthill等效声源法对三维方形凸体的流场及声场进行仿真,形象地再现了凸体周围涡旋运动变化规律,分析了涡流流动机制及辐射噪声特征。通过正交试验设计,以噪声最小为目标,优化了三维方形凸体结构参数。研究成果为水下航行器附体结构的设计提供了依据。     

水下机器人神经网络滤波技术的研究

滤波技术能提高水下机器人传感器信息的可靠性和精度 ,以保障水下机器人智能作业的顺利完成。将水下机器人的动力学特性隐式地分布在网络权值上 ,构造BP神经网络 ,进行水下机器人的运动状态预报 ,并将预报值与平滑后的实测数据相结合进行滤波 ,有效去除信号的噪声。仿真结果表明该方法能达到很好的滤波效果     

基于CFD的TBL脉动压力水下航行器流激噪声计算

高速航行时的水下航行器的水动力噪声问题一直尤为突出,水动力噪声分为流体脉动压力直接辐射声与流激噪声,流激噪声是结构表面受到湍流脉动压力引起结构振动产生的噪声。由于湍流扰动的随机性,表面脉动压力时空不均,在计算流激噪声时需要统计分析方法的介入。湍流边界层脉动压力的计算方法主要包括传统的半经验公式法计算和 CFD 流场分析计算,将二者相结合对流激噪声进行预报,在流场仿真中提取出频率波数谱预测模型所需的参数,分别使用有限元法和统计能量法代入并计算,对比结果与理论经验公式方法得到的结果,二者的噪声结果较为吻合。     

基于小波的水下图像后向散射噪声去除

介绍水下图像成像的特点,分析影响水下成像的主要因素:吸收和散射。在此基础上,采用小波的方法对水下图像进行去噪。首先对低频系数采用了LUM滤波器进行滤波,然后对高频系数采用了NeighShrink方法和对其改进后的ENS方法进行去噪。通过实验证实,该方法去除水下图像噪声具有较好的效果。     

基于LES和FEM/AML方法对潜标结构流噪声预报研究

为了更合理地预报潜标结构在海洋环境下的流噪声情况,采用基于大涡模拟(LES)结合远场自动匹配层(FEM/AML)技术的声学混合方法,以某NACA翼型结构为研究对象对其进行水下声学分析。该方法得到了频域条件下标体结构在特征点处的声压级频率响应曲线与表面声压分布情况,并与FLUENT计算结果进行对比,脉动压力结果与表面声压分布吻合良好,证明了该方法预报水下结构流噪声的可靠性。研究结果表明,标体结构流噪声能量主要集中在低频段,集中区域位于该标体的中后段,辐射噪声沿标体结构上下表面成瓣状分布,标体中部辐射范围大,标体头部、尾部辐射范围较小。     

单水滴致噪声平均能量密度谱的神经网络模型

单水滴击水致水下噪声平均能量密度谱是Medwin雨致噪声理论中的基本参量。基于人工神经网络算法,建立了利用一定粒度分布的水滴群及其击水后的噪声谱反演单水滴致水下噪声能量密度谱的模型。通过分析三种训练模式,得到反演值与真实值的对比及误差指标MSE的起伏性和收敛速度,验证了利用人工神经网络算法研究雨致噪声的有效性。