Page 103 - 应用声学2019年第5期

第 38 卷 第 5 期 张泽众等： 浅海孤子内波对水平纵向相关性的影响 855

以看出前两号简正波干涉距离 r = 2π/ |q 1 − q 2 | ≈ 系数幅度和周期的影响可以忽略，这与模拟得到的
0.36 km，当孤子内波未经过前两号简正波干涉 结果一致。
区域时，都会对水平纵向相关系数产生一次影响，
0.92
文中设孤子内波速度 v = 1 m/s，得到干涉周期 Яฉࣨए10 m
0.9 Яฉࣨए15 m
t = r/v = 6 min，与前面得到的结果一致。这样就
0.88
从理论公式、模型仿真和物理意义上共同导出只有
ᄱТጇ஝
前两号简正波环境下水平纵向相关性的周期。 0.86

0.92 0.84
വલፇ౧ 0.82
0.9 ေ᝷ፇ౧
0.8
0.88
ᄱТጇ஝ 0.86 0.78 0 10 20 ௑ᫎ/min 30 40 50
0.84
0.82 图 6 孤子内波幅度分别为 15 m、10 m 时水平纵向
相关系数
0.8
Fig. 6 The horizontal longitudinal correlation co-
0.78
0 10 20 30 40 50 efficient when the amplitude of the soliton internal
௑ᫎ/min
wave is 15 m and 10 m
图 4 孤子内波幅度为 15 m 水平纵向相关系数
Fig. 4 Horizontal longitudinal correlation coeffi- 4 结论
cient variation curve with time
本文通过简正波理论和孤子内波边界条件推
-40 导出孤子内波后方的声压表达式，然后利用声压推
导出两点的水平纵向相关系数一般表达式，适用于
-60 所有浅海孤子内波环境。然后对中心频率为150 Hz
͜୧૯ܿ/dB -80 的声信号用抛物方程理论进行仿真计算，并与理论

推导对比验证推导出的水平纵向相关系数。得到以

-100 下结论：
(1) 孤子内波存在情况下，简正波干涉显著影
响声场水平纵向相关性。
-120
0 2 4 6 8 10 (2) 在本文特定浅海环境的水平波导情况下，
ᡰሏ/km
由于前两号简正波占主导地位，所以水平纵向相关
图 5 接收深度 40 m 传播损失曲线
性会随时间呈现出周期性变化，在文中所设环境和
Fig. 5 Propagation loss curve at 40 m reception depth
信号及内波参数情形下，周期为 6 min。但是当波
导环境变化，多号简正波占主导地位时，要利用公
下面来看孤子内波幅度的改变对水平纵向相
式 (17) 重新进行推导，公式 t = 2π/(v|q 1 − q 2 |) 将
关性的影响。从公式 (17) 中可以看出，水平纵向相
不再适用。
关性与孤子内波幅度无关而与孤子内波的特征宽
(3) 孤子内波幅度变化不是很大时，其幅度改
度有关，当只有孤子内波幅度变化时对水平纵向相
变不会引起水平纵向相关系数周期和幅度的显著
关系数不会有影响，但是当幅度的改变造成特征宽
变化。
度改变时，就会对水平纵向相关系数造成影响。由
图 6 可以看出，当孤子内波幅度减小到 10 m 时，水
5 研究展望
平纵向相关系数和孤子内波幅度为 15 m 时基本一
致，并不影响水平纵向相关系数的大小和周期性。 孤子内波作为声折射率显著不同于无内波区
所以当孤子内波幅度变化很小时对水平纵向相关 域的一种特殊不均匀水团，关于其对声场的研究更