“复杂海洋环境目标声学特性”专题 - 声学多普勒流速仪dvl

《数字海洋与水下攻防》主要刊载海洋环境与资源科学、海洋数据与信息技术、海洋智能装备技术、海上攻防技术、水下预警与指挥控制技术、战场环境与对抗技术等领域，涉及体系研究、基础前沿、应用技术、工程设计、使用保障等方面的研究和综述论文。系《中国学术期刊综合评价数据库》统计源期刊、《中国学术期刊影响因子年报》统计源期刊、《万方数据——数字化期刊群》收录期刊、《中国核心期刊（遴选）数据库》收录期刊，被《中国期刊全文数据库（CJFD）》、超星期刊域出版平台全文收录。

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专 题 概 述

    随着水声探测技术的大幅提升，舰船及潜艇的声隐身能力面临越来越严峻的挑战，复杂海洋环境下船舶的声学特性是衡量其声隐身能力的关键指标。聚焦复杂海洋环境下的水声环境特性、水下辐射噪声特性、水下声散射特性等基础理论和新技术研究，推动目标声学特性在复杂海洋环境中的深入应用，服务国家海洋强国战略。

    本专题以“复杂海洋环境目标声学特性”为主题，共收录论文6篇。其研究内容涵盖了典型浅海环境的声传播损失、水下航行器流激噪声计算、ADCP流速精度比测、传感器误差集成校正、推进–艇体耦合系统声振及体结构声隐身设计。总体而言，专题文章内容丰富、覆盖面广、可读性强，展现了我国在“复杂海洋环境目标声学特性方面的最新研究成果。

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特邀主编

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王献忠

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王献忠，武汉理工大学船海与能源动力工程学院教授、博士生导师。主持国家自然科学基金、基础加强技术领域基金、装备预研教育部联合基金、工信部高技术船舶专项、型号科研等项目30 余项；出版中文专著1 部，国内外期刊发表学术论文60 余篇，以第一或通信作者发表SCI/EI 论文43 篇；授权国家发明专利20 余项，获得软件著作权8 项；科研成果获得中国造船工程学会科技进步奖和国防科技进步奖等，入选国防科技奖励评审专家、湖北省青年拔尖人才、武汉市黄鹤英才、中国科协青年托举人才等。

典型浅海环境参数对声传播损失影响及试验验证

作者：刘力溟，冯伟佳，计方，李国楠，鹿绍庆

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摘要：针对典型浅海环境参数对声传播损失影响问题，提出了一种基于海底边界反射系数修正的改进耦合简正波–抛物方程模型，设计并开展了典型南海海域声传播损失测试试验，模型相对误差小于 4%、均方根误差小于 3 dB，验证了模型的准确性。接着，分别对声速剖面、海面海况、海底底质、海底地形 4 种海洋环境参数，设计了 5 种工况，进行仿真计算分析。得出声速剖面主要影响声会聚区的分布，负梯度下声会聚区能量多集中于海底和声源深度附近，而正梯度下声会聚区能量多集中于海面附近；浅海环境下声传播损失分布受海面海况、海底底质因素影响较大；海底地形是影响水下声传播损失的主要因素，海底斜坡既可以汇集声波能量，也可以使其发散。

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关键词：声传播损失；浅海环境；典型海洋环境；试验验证

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doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2024.03.001

“引用格式 ' }# V2 A0 d; W3 }: R' ~4 T8 i- w6 n2 X

刘力溟,冯伟佳,计方,等.典型浅海环境参数对声传播损失影响及试验验证[J].数字海洋与水下攻防,2024,7(3):246-252

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基于CFD的TBL脉动压力水下航行器流激噪声计算

作者：陈涵，王子樊，刘吉明，刘小侠，方智

摘要：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。

关键词：流激噪声；脉动压力；湍流边界层

doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2024.03.002

“引用格式 1 u4 \. P1 o# v, {% f) z

陈涵,王子樊,刘吉明,等.基于CFD的TBL脉动压力水下航行器流激噪声计算[J].数字海洋与水下攻防,2024,7(3):253-259

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柔性支撑推进系统–艇体耦合系统声振特性研究

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作者：李乐坤，秦云龙，蒋林心，张冠军

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摘要：旨在研究柔性支撑推进系统对桨–轴–艇耦合系统振动噪声的影响。建立柔性支撑推进系统–艇体耦合系统数值模型，基于有限元/边界元法计算螺旋桨纵向、水平及垂向激励力下柔性支撑推进系统–艇体耦合系统的声振特性，并与传统支撑方案进行对比分析。结果表明：艇体较大的辐射噪声主要由轴系–筏架耦合模态导致，合理提高筏架质量和刚度有利于降低艇体辐射噪声；相较于传统支撑，采用柔性支撑可明显降低艇体的辐射噪声，其中在螺旋桨纵向激励下降低 14.65 dB，水平激励下降低 4.48 dB，垂向激励下降低 8.36 dB。采用柔性支撑推进系统可降低艇体辐射噪声，为桨–轴–艇耦合系统振动噪声控制提供指导。

关键词：桨–轴–艇耦合系统；柔性支撑；辐射噪声

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doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2024.03.003

“引用格式 8 E* x" P8 _1 }0 q; f) n) _

李乐坤,秦云龙,蒋林心,等.柔性支撑推进系统–艇体耦合系统声振特性研究[J].数字海洋与水下攻防,2024,7(3):260-267

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基于机器学习的声子晶体结构声隐身设计

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作者：齐文超，马伟佳，王献忠，詹必鑫，邵岳川，王维伟，徐龙龙

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摘要：针对声呐导流罩中低频段振动控制以提高其全频段声隐身性能问题，提出了一种基于条件自编码器的声子晶体结构逆向设计方法，在目标频段逆向设计出的具有带隙的声子晶体结构可作为夹芯结构芯层， 为声呐导流罩声振特性治理工作提供新思路。首先随机生成大量声子晶体周期单元，并提出 2 种策略扩充在目标频段内具有带隙的样本数量。针对有限元软件批量计算声子晶体结构带隙效率较低的问题，训练了卷积神经网络用于识别声子晶体是否具有带隙。最后，将声子晶体结构以及带隙分布作为训练集训练条件自编码器。结果显示：卷积神经网络对结构的带隙具有很好的识别效果，识别准确率可以达到 89%；条件自编码器能学习到人工周期结构的轴对称结构，生成的人工周期结构与原结构仅相差几个像素，且生成结构的带隙与原结构带隙误差小于 1%，说明该方法可以应用于声子晶体结构的逆向设计。

关键词：声子晶体；人工神经网络；带隙；逆向设计

doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2024.03.004

“引用格式

齐文超,马伟佳,王献忠,等.基于机器学习的声子晶体结构声隐身设计[J].数字海洋与水下攻防,2024,7(3):268-275

”

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国产ADCP流速精度比测试验研究

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作者：曹园山，成月，郑鹏，张超

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摘要：针对低频 ADCP 的测速精度标检试验室条件无法满足的问题，参考国家及行业标准要求，在千岛湖采用同步比测方式进行了国产低频 ADCP 流速测量精度标检试验。通过试验区域的深度初探，结合试跑阶段的回波分析确定了比测过程的层数、层厚以及交替工作间隔时间等参数，在试验区域进行了多航速折返比测试验。试验结果显示：由于水体悬浮物少等因素，千岛湖水域的流层回波强度整体偏弱，相对而言 ADCP 近底流层测量会受到比较强的底回波干扰；利用未受干扰的流层数据对比，国产 DVLⅡ-300kHz 型 ADCP 与同频率进口 ADCP 的剖面流速测量精度相当。

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关键词：声学多普勒流速剖面仪；同步比测；流速精度

doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2024.03.005

“引用格式 ; ~- |3 ~& L+ a

曹园山,成月,郑鹏,等.国产ADCP流速精度比测试验研究[J].数字海洋与水下攻防,2024,7(3):276-284

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基于改进PSO算法的传感器误差集成校正

作者：丁学振

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摘要：为降低搭载于水下移动平台的三轴磁通门传感器受到的平台磁干扰和传感器自身误差（三轴非正交误差、三轴灵敏度不一致误差和零偏误差）的影响，提出了一种基于改进粒子群优化算法的集成校正方法。在分析误差来源的基础上建立了误差校正数学模型，并利用 2 个仿真算例对校正方法的有效性进行了验证。仿真试验结果表明：与传统粒子群优化算法相比，改进算法具有更高的抗噪能力和求解精度；经过校正之后，由传感器自身误差和平台磁干扰引起的测量误差得到了有效压制。

关键词：磁通门传感器；误差校正；改进粒子群优化算法

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doi：10.19838/j.issn.2096-5753.2024.03.006

“引用格式 8 o1 A+ S! V8 r4 I) k: Y1 ]+ t

丁学振.基于改进PSO算法的传感器误差集成校正[J].数字海洋与水下攻防,2024,7(3):285-292

”

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原文刊登于《数字海洋与水下攻防》2024年第3期转载请注明出自：“数字海洋与水下攻防” & _2 e# S2 t+ g1 [2 i

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