Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

07.05 Лучевое распространение звука в океане

 

Макаров Д.В., Петров П.С., Улейский М.Ю. «Метод матричного пропагатора для рассеяния звука на статистических неровностях дна» Подводные исследования и робототехника, 36, № 3, с. 73-82 (2023)

Рассматривается задача о распространении звука мелком море в присутствии случайных неровностей дна. В модовом представлении эволюция акустического поля может быть описана с помощью матричного пропагатора. В работе предложен метод расчета случайных матриц пропагатора, основанный на теории возмущений для матричных операторов и адаптированный для мелкого моря. За основу взята модель двумерного распространения звука, описываемого широкоугольным параболическим уравнением. В рамках предлагаемого метода влияние мод, распространяющихся внутри осадочного слоя, учитывается с помощью добавок к модовым коэффициентам затухания. Рассмотрена модель неоднородности, описываемая случайным процессом Орнштейна–Уленбека, и получены аналитические оценки для матричных элементов пропагатора. В качестве примера для численного моделирования рассмотрена модель мелководного акустического волновода с придонным звуковым каналом. Проведен статистический анализ распространения тональных звуковых сигналов с частотами 100, 200 и 400 Гц. Получены статистические оценки горизонтальных вариаций модового спектра и индекса мерцания отдельных мод акустического поля. Исследована зависимость рассеяния звука от радиуса корреляций неровности. Показано, что обусловленное рассеянием межмодовое взаимодействие на сравнительно малых расстояниях увеличивает затухание мод, а на больших – способствует замедлению затухания и отклонению от экспоненциального закона спадания интенсивности. Индекс мерцания демонстрирует быстрый нелинейный рост на малых расстояниях, который в дальнейшем сопровождается достижением насыщения.

Подводные исследования и робототехника, 36, № 3, с. 73-82 (2023) | Рубрики: 07.02 07.03 07.05

 

Дегтяр А.Д., Маленко Ж.В., Ярошенко А.А. «Изменчивость скорости звука в Черном море» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 359 (2023)

Скорость звука является важнейшей первичной акустической характеристикой водной среды, определяющей условия распространения в ней акустических колебаний. Среднее значение скорости звука у поверхности по акватории Черного моря изменяется от 1458 до 1514 м/с. Максимальное значение скорости звука у поверхности (июль–август) 1507–1514 м/с, а минимальное (январь–март) 1463–1458 м/с. Значительная изменчивость скорости звука от 1440 до 1520 м/с в слое воды 0–75 м обусловлена изменчивостью температуры воды, а менее интенсивная изменчивость от 1455 до 1472 м/с в слое 75–150 м обусловлена влиянием солености. Ниже 200 м скорость звука практически постоянна (от 1469 до 1502 м/с). Для решения задач о распространении звука важно не абсолютное значение скорости звука, а зависимость скорости от глубины – профиль скорости звука. В работе приводятся среднемесячные профили температуры и скорости звука для центральной части Черного моря до глубины 200 м. Летом температура воды в верхних слоях увеличивается, а с нею увеличивается и скорость звука. С увеличением глубины происходит понижение температуры, а, следовательно, и уменьшение скорости звука. На глубине 40 м наблюдается минимум скорости звука. С увеличением глубины происходит повышение температуры, а, следовательно, и повышение скорости звука. Ниже 100 м температура практически постоянна и не зависит от сезонных изменений и сохраняется постоянной в течение всех времен года, а, следовательно, и профиль скорости звука для данного места не меняется, так как на больших глубинах он определяется лишь ростом гидростатического давления. Во время зимних месяцев температура воды у поверхности понижается, а частые шторма приводят к перемешиванию водных масс. В результате слой скачка температуры и ПЗК исчезают (январь–март). В ноябре–декабре возможно образование двухосевого ПЗК. Одна ось канала находится на поверхности, а другая на глубине. В апреле ось ПЗК находится на глубине 35 м, в мае–сентябре на 40 м, в декабре на 45 м, ноябре–декабре на 50 м. Ниже 120 м профиль скорости звука практически постоянен.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 359 (2023) | Рубрики: 04.07 07.05 07.07 07.20