Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Распространение звука в статистически неоднородном слоистом океане в приближении некоррелированных отражений

ВАК РФ 11.00.08, Океанология

Автореферат диссертации по теме "Распространение звука в статистически неоднородном слоистом океане в приближении некоррелированных отражений"

АКАДЕШЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ ОКЕАНОЛОГИИ им. П.П.ШРШОЕА

На правах рукописи УДК 551.463.21

КУЗНЕЦОВА ЕЛЕНА ПЕТРОВКА

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА В СТАТИСТИЧЕСКИ НЕОДНОРОДНОМ СЛШСТОМ ОКЕАНЕ В ПРИБЛИЖЕНИИ НЕКОРРЕЛИРОВАННЫХ ОТРАЖЕНИЙ

Специальность 11.00.08 - океанология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Работа выполнена а Институте океанологии им.П.П.Ширшова АН СССР

Научный руководитель -

доктор физико-математических наук А.Г.Воронович Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Б.Ф.Курьянов кандидат физико-математических наук В.М.Фролов

Ведущая организация - Институт прикладной физики АН СССР

Защита состоится 1991 г. в час.

СЛ? мин. на заседании Специализированного совета К.002.86.02 в Институте океанологии иы. П.П.Ширшова АН СССР по адресу: 117218, Москва, ул.Красикова, 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института океанологии им. П.П.Ширшова АН СССР

Автореферат разослан " 1 & " _ 1991 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш исследования. Исследование статистических характеристик акустических волн в случайно-неоднородных океанических волноводах является одной из актуальных проблем акустики. В настоящее время это направление интенсивно развивается, что в первую очередь обусловлено теоретическими и практическими задачами акустики океана: исследованием дальнего распространения звука, акустической диагностикой поверхностного волнения и неоднородностей толщи океана, изучением характеристик акустических систем. Среди задач о распространении звука в случайно-неоднородном океане можно выделить два подкласса: изучение распространения детерминированных сигналов и шумов. Последний является целью нашего исследования.

Изучение распространения щумов в океане важно по несколь- ■ ким причинам: во-первых, характеристики иумов необходимо знать для выделения полезного сигнала, во-вторых, шумы несут в себе информацию о среде распространения, что позволяет восстанавливать некоторые ее характеристики, в-третьих, шумы создают помехи для работы гидроакустических систем различного назначения. Теоретический расчет щумов в океане представляет собой довольно сложную задачу, поскольку включает в себя описание распространения звука в среде с рефракцией, рассеяния на неоднород-ностях границ и в толще океана, а также затухания в воде и дне. Эту задачу можно строго сформулировать в терминах волнового уравнения, но решить ее аналитически или численно в общем случае невозможно. Таким образом, мы вынуждены делать какие-либо упрощающие предположения как в постановке-задачи, так и в ее решении. В частности, весьма эффективным оказалось приложение приближенной теории переноса излучения к задачам распространения шумов (Курьянов, Клячин,'1981). Действительно, поскольку шумы океана обусловлены некогерентными и распределенными источниками, можно исходить из естественного предположения о некогерентности сложения полей, которое позволяет с самого начала получить упрощенные уравнения.

Достаточно успешным с точки зрения задач низкочастотной акустики являются методы теории рассеяния, основанные на разложении акустического поля по нормальным модам регулярного волновода. Здесь следует отметить работы Раевского и др. (1988), п котормт рассматривалась трансформация шумов как неоднородное-

5ями среды, так и неровностями взволнованной поверхности. Авторами была проанализирована двоякая роль ветрового волнения в формировании шумового поля: с одной стороны, оно является источником динамических пумов, с другой - взволнованная поверхность рассеивает акустические волны.

Другой подход к решению задач о распространении акустических волн в случайно-неоднородном океане был предложен Воронови-чем (1986). В основе этого подхода лежит одно лишь предположение о некоррелированности последовательных актов рассеяния (будь то рассеяние на взволнованной поверхности или на объемных неоднородноетях среды) . В оригинальной работе (Воронович, 1986) этот подход уже был применен к исследованию распространения шумов в океане со взволнованной поверхностью, но расчет "до числа" был проведен в одном - простейшем - случае. Представляется актуальным подробно исследовать распространение щумов в ^океане со взволнованной поверхностью в общем случае, а также обобщить данный подход на решение задач о распространении щумов в океане с флуктуациями скорости звука.

Задача о распространении щумов в океане является комплексной, включающей в себя учет эффектов рассеяния на неровностях границ и неоднородностях среды, рефракции и поглощения звука. В частности, одним из параметров являются характеристики "единичного" акта рассеяния акустической волны на неровной поверхности. С этой точки зрения развитие методов решения задачи о рассеянии звука на шероховатой поверхности представляет несомненный интерес. Можно выделить два основных подхода к решению этой задачи. Это применение в той или иной форме метода возмущений, предполагающего в каком-то смысле малость шеоты неровностей, и метод Кирхгофа, охватывающий другой предельный случай рассеяния на сколь угодно высоких, но достаточно плавных-неровностях. В последнее время, однако, были предложены новые подходы (Воронович, 1984, 1985), позволяющие единым образом описывать рассеяние волн на обоих типах неровностей, что очень важно, например, в случае взволнованной поверхности океана с широким спектром неровностей. Сюда можно отнести метод,основанный на экспоненциальном представлении матрицы рассеяния (метод

В дальнейшем эта гипотеза будет называться "приближением

некоррелированных отражений".

фазового оператора) и метод малых наклонов, основанный на малости наклонов неровной поверхности. Поскольку использование этих методов актуально для акустики океана, представляется интересным исследовать пределы применимости метода фазового оператора, а также использовать метод малых наклонов для описания рассеяния акустических волн на неровной жесткой поверхности.

Цель исследования. Целью диссертации является построение в приближении некоррелированных отражений модельного описания распространения щумов в слоистом океане со случайно-неровной поверхностью и в присутствии случайных флуктуаций скорости звука.

Основные задачи исследования

1. Получить угловые и глубинные зависимости лучевой интенсивности шумов в океане со взволнованной поверхностью. Исследовать зависимость угловых характеристик щумов от ширины индикатрисы рассеяния. Исследовать зависимость глубинных характеристик шумов от частоты звука и от параметров волнения.

2. Провести сравнение численных результатов, полученных для модели распространения щумов в океане со взволнованной поверхностью, с результатами эксперимента по вертикальной направленности пумов в' мелководном районе океана.

3. Определить амплитуду рассеяния плоской звуковой волны от неоднородного слоя с малыми флуктуациями скорости звука. Получить выражения для среднего коэффициента отражения и сечения рассеяния в случае малых случайных флуктуаций скорости звука.

4. Получить угловые и глубинные зависимости лучевой интенсивности щумов в океане со случайными флуктуациями скорости звука.

5. Исследовать пределы применимости метода экспоненциального представления матрицы рассеяния в задаче о рассеянии эцука на неровной свободной поверхности.

6. В приближении малых наклонов решить задачу о рассеянии звука на неровной жесткой поверхности.

Научная новизна I. В диссертации подробно исследована модель распространения пумов в слоистом океане со взволнованной поверхностью в приближении некоррелированных отражений. Проанализированы угловые и глубинные зависимости лучевой интенсивности щумов в океане с крупномасштабными нетэовнпетями поверхности. Показа-

«о, что уровень некогерентной компоненты лучевой интенсивности зависит от ширины индикатрисы рассеяния и при некотором ее значении максимален. Показано, что рассеяние приводит к более равномерно^ распределению лучевой интенсивности по углам, а также к понижению уровня средней лучевой интенсивности по всей глубине волновода, при этом чем шире индикатриса рассеяния, тем ниже уровень средней лучевой интенсивности .

2. Проведено сравнение численных результатов, полученных для модели распространения шумов в океане со взволнованной поверхностью, с результатами эксперимента по вертикальной направленности щумов в мелководном районе океана и показано, что расчетные данные находятся в хорошем соответствии с экспериментальными .

3. В приближении некоррелированных отражений получено уравнение переноса лучевой интенсивности шума, в слоистом океане с малыми случайными флуктуащями скорости звука. Проанализированы угловые и глубинные зависимости шума в океане с крупномасштабными по горизонтали неоднородностями, обусловленными флуктуациями скорости зцука. Показано, что рассеяние может приводить к существенной модификации угловых и глубинных зависимостей щума.

4. На примере синусоидальной поверхности численно и аналитически исследованы пределы применимости метода экспоненциального представления матрицы рассеяния в задаче.о рассеянии звука на неровной свободной поверхнбсти.

5. В приближении малых наклонов решена задача о рассеянии звука на неровной жесткой поверхности. Для случайных неровностей поверхности получены выражения для среднего коэффициента отражения и индикатрисы рассеяния. Найдены пределы приме- ' нимости предложенного решения.

Практическое значение. Результаты, полученные в диссертации, могут быть использованы:

- для интерпретации экспериментальных данных по угловым и глубинным зависимостям шумов в океане;

- для расчета и прогнозирования характеристик шумов на основе данных о реальных условиях распространения;

- для оценки уровня помех при разработке различного типа гидроакустических систем.

Аппробапия работы. Основные результаты диссертации докла^-дывались и обсуждались на 1У конференции молодых ученых и специалистов Диетического института (Москва, 1986), на 1У Всесоюзной научно-технической конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в решение современных проблем океанологии и гидробиологии" (Севастополь, 1989), на семинарах АКИН АН СССР (1986-1988), ИО АН СССР (1989-1990).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в пяти статьях, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Работа содержит 123 страницы машинописного текста и 22 рисунка. Список литературы включает 90 наименований, в том числе 30' г иностранных авторов.

• ОСНОШСЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, показана научная новизна полученных результатов. Кратко изложено содержание работы по главам.

В первой главе диссертации излагается решение задачи о распространении пумов в слоистом океане со взволнованной поверхностью, причем неровности поверхности считаются пологими и крупномасштабными.

В § I описывается физическая постановка задачи. Рассматривается слоистый океанический волновод, ограниченный сверху ■ свободной поверхностью со случайными неровностями со средним уровнем £ = 0 (ось 2 декартовой системы координат направлена вверх), а снизу ровным дном 2 = - Н^- . Скорость звука задается произвольной функцией от глубины. Неровности взволнованной поверхности считаются статистически однородными по горизонтали. На поверхности волновода равномерно распределены случайные монохроматические источники пума, причем ансамбль источников не зависит от ансамбля возвышений поверхности. Вводится понятие лучевий интенсивности бегущих вверх (вниз) плоских волн 1(эе ), имеющей смысл потока мощности через единичную площадку в единицу телесного угла в данном направлении.

Далее кратко излагается вывод уравнения переноса лучевой интенсивности I (ае), основанный на разложении звукового поля по плоским волнам и на предположении о некоррелированности последовательных отражений от неровной поверхности (это предположение практически всегда выполняется в условиях реального

океана). На горизонте разложения звукового поля по плоским волнам (в нашем случае непосредственно под поверхностью) это уравнение имеет вид:

й(ае)

где эе , Э _ соответственно горизонтальная и вертикальная компоненты волнового вектора с модулей К .V" (а?) - средний коэффициент отражения от неровностей поверхности, б (ае,

) - сечение рассеяния, V (эе.) - функция, описывающая прохождение плоской волны в волноводе за цикл, О (э? ) - функция источников. Разобьем I (2 ) на когерентную составляющую I , определяющуюся вторым моментом среднего зцукового поля, и не--когерентную составляющую д I (3.), определяюпуюся вторым моментом флуктуационной составляющей звукового поля, причем для

т ("О

I (эе) имеем:

т(к> ___0(5)

При решении задачи в случае пологих крупномасштабных неровностей поверхности можно воспользоваться тем, что рассеяние происходит в углы, близкие к зеркальному. Предложена асимптотическая процедура перехода от интегрального уравнения переноса лучевой интенсивности к дифференциальному, использующая малость отклонения угла рассеяния от зеркального направления. Уравнение переноса некогерентной компоненты лучевой интенсивности в малоугловом приближении имеет вид:

где Т^ ~ тензорный коэффициент диффузии, I , 'у - пробегают значения X и ^ . Уравнение (I) совпадает с аналогичным, полученным Вороновичем (1987) из других соображений. Преимущество предложенной асимптотической процедуры состоит в том, что в результате получено также и необходимое граничное условие, которое, как показано, эквивалентно соответствующему граничному условию, обычно задаваемому из феноменологических соображений:

nJ^i^L^ дК5) = 0 при itIi-k

где И- - нормаль к поверхности I3LI = К .

В § 2 приводится анализ и решение уравнения (I) в случае изотропных неровностей. Параметры задачи выбираются характерными для условий реального океана, а именно: источники задаются дипольными, что соответствует шумам, создаваемым ветровым волнением, дно считается жидким полупространством и коэффициент отражения плоской волны от дна описывается формулой Френеля. В общем случае ресить уравнение (I) аналитически не удалось, поэтому был разработан численный алгоритм для решения уравнений такого типа.

Выл проведен численный расчет решения уравнения (I) для условий эксперимента по определению вертикальной направленности шуыов в мелководной районе океана (Buckingham , 1987). Условия эксперимента таковы: глубина акватории 150 м, скорость звука практически постоянна и равна 1,49 км/с, частота шума 800 Гц, дно песчаное с параметрами П- = Cg/Cp = 0,86, m. = jJr/j>& ■ = 1,95, где рР , Сг и , Св - плотность и скорость зцука в грунте и в воде соответственно, коэффициент затухания в дне 0,007, скорость ветра - 1,5 м/с. На рис. I представлены результаты сопоставления экспериментальных и расчетных данных, демонстрирующие хорошее согласие между теорией и экспериментом.

Рис. I. Зависимость нормированной лучевой интенсивности от угла падения: I - экспериментальные данные (Buckingham, 1987); 2 - расчетные данные.

Для условий распространения щумов, описанных выше, было проведено исследование решения уравнения (I) в зависимости от ширины индикатрисы рассеяния. По мере уширения индикатрисы рассеяния все больше энергии звуковых волн переходит в рассеянное поле, но, с другой стороны, растет отток энергии в дно. Показано, что в результате конкуренции дщх перечисленных эффектов существует значение ширины индикатрисы рассеяния, при котором уровень некогерентной компоненты лучевой интенсивности максимален.

В § 3 шведена формула для средней по телесному углу лучевой интенсивности шума как функции глубины:

Здесь функции ^ ( Зе , 2 ) и , 2 ) удовлетворяют со-

ответствующему "вертикальному" уравнению Гельмгольца, С (£) описывает изменение скорости звука с глубиной. Расчеты по (2) проводились для модели глубокого океана с билинейным профилем квадрата показателя преломления. Параметры волнения рассчитывались по заданной скорости ветра с использованием спектра Ней-шна-Пирсона. Расчеты проводились для частот 100 Гц и 800 Гц и скоростей ветра б м/с и 12 м/с. Анализ полученных результатов указывает на некоторые закономерности:

1) во всех случаях рассеяние приводит к общему ослаблению уровня щума по сравнению с аналогичными зависимостями, полученными в невозмущенном случае;

2) с увеличением скорости ветра волнение усиливается и poJlb рассеяния возрастает, что приводит к увеличению энергии, шбвечиваемой из канала в дно и суммарный уровень щума падает;

3) с увеличением частоты глубинные зависимости шумов сглаживаются и макетам в окрестности критической глубины выражен гораздо слабее.

Этот эффект связан с увеличением роли донных отражений в формировании звукового поля на высоких частотах.

Во второй главе рассматривается задача о распространении щумов в слоистом океана со случайными флуктуациями скорости звука.

В § I описывается постановка задачи. Рассматривается слоистый в среднем океанический волновод с трехмерными флуктуациями скорости звука. Сверху волновод ограничен свободной ровной по-

верхностью, снизу - ровным дном. Для удобства рассмотрения будем считать, что все объемные неоднородности сосредоточены выше оси подводного звукового канала. Флуктуации скорости звука считаются малыми и статистически однородными по горизонтали.

Далее рассчитывается амплитуда рассеяния плоской волны от неоднородного слоя со случайными флуктуациями показателя преломления. В частности, основные величины, характеризуете процесс рассеяния - средний коэффициент отражения (эе) и сечение рассеяния 6 (, яГ ) - имеют вид:

к*1

(2,л.) J

Здесь К0 - волновое число звуковой волны на оси канала, расположенной на глубине Н, и$ (5 ) - коэффициент отражения плоской волны ж от неоднородного слоя в отсутствии флуктуаций показателя преломления, С- ( а» , 2., , ) - функция Грина,

<3- (,2 ) - удовлетворяет "вертикально^" уравнению Гельм-гольца, С зё. - константа, ^ ( ае , , 2г ) - компонента Фурье корреляционной функции флуктуаций показателя преломления.

В § 2 излагается процедура Еывода уравнения переноса лучевой интенсивности шумов, основанная на приближении некоррелированных отражений, причем "единичный" акт рассеяния характеризуется величинами У0 (2 ) и 60 ( эго, "зе. ).

В § 3 решается задача о распространении шумов в присутствии крупномасштабных по горизонтали изотропных неоднородностей. Уравнение переноса некогерентной компоненты лучевой интенсивности волн, бегущих вниз, на оси подводного звукового канала в малоугловом приближении имеет вид:

\У,(х-)\1)0.'(эе)

(-ЫУнСж)А£{«)|1) К.^) (3)

где 1ГН (-эе ) - коэффициент отражения плоской волны "зе. от среды, расположенной ниже оси подводного звукового канала, б' (% )-модифицированная за счет рефракции функция источников (однократным рассеянием при прохождении звуковой волны от поверхности до оси канала пренебрегаем). Лучевая интенсивность волн бегущих вверх 1+ (зе) связана с лучевой интенсивностью волн бе гундос вниз соотношением:

1+(эе> = 1г/н(зе)|г1(эе)

Были проведены расчеты по определению вертикальной направленности лучевой интенсивности на частоте 100 Гц для двух модельных ситуаций: мелкого моря глубиной 2 км и скоростью звука 1,5 км/с и глубокого океана глубиной 5 км с билинейным профилем скорости звука, причем ось канала располагалась на глубине I км, скорость звука на оси полагалась 1,49 км/с, относительный градиент скорости звука полагался 6,3-10"^ км~*. Параметры флуктуация показателя преломления брались типичными для океанических условий: дисперсия флукгуаций показателя преломления 1 = в 7-Юрадиус корреляции по вертикали Ь г = 10 м, радиус корреляции по горизонтали « 300 м.

На рис. 2 представлена зависимость лучевой интенсивности щума от угла скольжения ^ , где % определяется по формуле ^ = лъсс&ь ('<*■ /к0) . Для сравнения на этом же рисунке приведена зависимость лучевой интенсивности шума от угла скольжения в отсутствии неоднородностей.

Ко2

0.40.3.0.2 -0.-1 • 0 ■

0 0.1 0.2 0.5 ОМ 0.5 0.6 ""

Рис. 2. Зависимость лучевой интенсивности от угла скольжения

fя волновода с билинейным профилем скорости звука: - с учетом рассеяния шума на флукгуашях показателя преломления с параметрами Н' = 7Л0 ', ¿,4 = Ю м, 1_.х = 300 м; 2 - в отсутствии неоднородностей

X ьлЭ.

Анализ полученных зависимостей показал, что учет случайных флуктуаций показателя преломления существенно меняет ход угло-еых зависимостей интенсивности щумов. В частности, в отсутствии неоднородностей скорости звука, в угловой зависимости лучевой интенсивности наблюдается рефрационный минимум с нулевой интенсивностью при углах, близких к горизонтальным. В случае присутствия флуктуаций скорости звука лучевая интенсивность является конечной величиной при у —> 0, что обусловлено диффузией энергий за счет рассеяния.

Расчет глубинной ^зависимости средней по углам лучевой интенсивности показал, что учет рассеяния на флуктуациях скорости звука может приводить к повышению уровня щума на оси подводного звукового канала.

В третьей главе в контексте общей проблемы о распространении звука в слоистом океане с неровностями границ решается задача о рассеянии.звука на неровной жесткой поверхности с малыми углами наклона и исследуются пределы применимости приближенного метода расчета рассеяния акустических волн на неровной свободной поверхности, основанного на экспоненциальном представлении матрицы рассеяния.

В § I приводится краткое описание метода фазового оператора, предложенного Вороновпчем (1983). Матрица рассеяния 5 представляется в виде

5--- аоср (¿. Н )

Здесь элемент матрицы й ( зео, эе. ) характеризует рассеяние' плоской волны в плоскую волну % , матрица Н называ-

ется фазовым оператором и представляется в виде ряда по степеням возвышений неровной поверхности:

И- НМ) - ... (4)

Использование низшего порядка в разложении (4) уже позволяет учитывать в выражении для амплитуды рассеяния Б (эе0, эе. ) процессы, существенные для рассеяния как на крупномасштабных, так и на мелкомасштабных неоднородностях.

В § 2 исследуется применимость метода фазового оператора на примере синусоидальной новерхности £ = сьс.об(р'с) где £ - описывает отклонение поверхности от среднего уровнл, а - амплитуда, р - период рассеивающей поверхности. В общем случае условия применимости первого приближения данного ме-

тода заключаются в неравенствах (3) и) СЬ)

Н(3> « Н , Н « 1 (5)

записанных для характерных матричных элементов (можно показать, что На>=0). В случае синусоидальной поверхности условия (5) дают следующие критерии применимости: для р « к

(а р)г<< 8 при ¡¡•>?^]/г. -нескользя-

щее падение

аУ к р « А при ^ «. ^ - скользящее

падение к

Для р » к (ар)1 «И

Здесь К - волновое число падающей плоской волны, ^ -угол скольжения падающей волны.

Для иллюстрации метода и проверки критериев применимости был разработан численный алгоритм расчета дифракционных спектров матрицы

В случае нескользящего падения волны по первому и третьему приближениям метода фазового оператора была проведена серия расчетов амплитуд дифракционных спектров как функций параметра в-р (ар имеет смысл наклона неровной поверхности) при различных значениях и параметра к/р . Расчеты сравнивались с точным решением, полученным другим методом. Аналогичная серия расчетов была проведена для случая скользящего падения, причем угол скольжения £ менялся в диапазоне от 1° до 30°. Показано, что численные оценки критериев применимости данного метода находятся в соответствии с аналитическими.

Были проведены расчеты в целях сравнения результатов, даваемых методом фазового оператора и другими приближенными методами. Показано, что в предельных случаях результаты метода фазового оператора хорошо согласуются с результатами расчетов по другим приближенным методам (метод малых возмущений и метод Кирхгофа), а в переходной области, когда метод возмущений уже не работает, а метод Кирхгофа еще не применим, результаты метода фазового оператора близки к точному решению.

В § 3 излагается решение задачи о рассеянии звука на пероп-

ной жесткой поверхности с малыми наклонами. В трехмерном пространстве с декартовой системой координат (ось г направлена вверх) плоская монохроматическая волна падает на рассеиваюпцто поверхность 2 - ^ (снизу. Поле в области г < < гпха £(£) представляется в виде:

I эе0х ¿\>„г г

Используя гипотезу Рэлея, граничное условие на жесткой поверхности ( 9 У / ь к - О ) можно записать в виде:

1 - 5с»,уигг;)®

1 ^ 6 ^

Исходя из (6), при помощи итераций строится асимптотическое разложение амплитуды Б (эе0, зе. ) по степеням малого параметра

Получено выражение для Б (зе0,х ) вплоть до величины ~ £,г . В случае рассеяния звука на ансамбле случайных реализаций неровной поверхности с гауссовой пространственно-однородной статистикой для среднего коэффициента отражения У (э^) имеем:

^ - ) % Ч

Здесь &<£ - преобразование Фурье от корреляционной функции возвышений поверхности, б* - среднеквадратичное отклонение рассеивающей поверхности от среднего уровня. Малость поправочного члена А по сравнению с ! в выражении (7) задает условия применимости предложенного решения:

IV]; | < 1 при ¡5" ^ -1

\ЧЦ < ^ У « 1

Физический смысл второго условия - отсутствие геометрических затенений падающей волны неровностями поверхности.

В'Заключении сформулированы основные выводы, полученные в диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Подробно исследована модель распространения Наумов в слоистом океане со взволнованной поверхностью в приближении некоррелированных отражений. Проанализированы угловые и глубинные зависимости лучевой интенсивности шумов в океане с крупномасштабными неровностями поверхности. Показано, что уровень некогерентной компоненты лучевой интенсивности зависит от ширины индикатрисы рассеяния и при некотором ее значении максимален. Показано, что рассеяние приводит к более равномерному распределению лучевой интенсивности по углам, а также к понижению уровня средней лучевой интенсивности по всей глубине волновода.

2. Проведено сравнение численных результатов, полученных для модели распространения шумов в океане со взволнованной поверхностью, с результатами эксперимента по вертикальной направленности шумов в мелководном районе океана. Показано, что расчетные данные находятся в хорошем соответствии с экспериментальными.

3. В приближении некоррелированных отражений получено уравнение переноса лучевой интенсивности щума в слоистом океане с флуктуациями скорости звука. Проанализированы угловые и глубинные зависимости вумов в случае малых крупномасштабных по горизонтали флуктуаций скорости звука. Показано, что, благодаря рассеянию на неоднородностях среды, лучевая интенсивность шума на оси подводного звукового канала в области углов рефракционного минимума не равна нулю. Показано, что рассеяние на флукту-ациях скорости звука может привфшть к повышению уровня средней лучевой интенсивности на оси подводного звукового канала.

4. Получено малоугловое приближение уравнения переноса лучевой интенсивности шумов. В результате использования асимптотической процедуры предъявлено строгое обоснование граничного условия, полученного ранее феноменологически.

5. На примере синусоидальной поверхности численно и аналитически исследованы пределы применимости метода экспоненциального представления матрицы рассеяния в задаче о рассеянии звука на неровной свободной поверхности.

6. В приближении малых наклонов решена задача о рассеянии звука на неровной жесткой поверхности. Для случайных неоднород-ностей поверхности получены выражения для среднего коэффициента отражения и индикатрисы рассеяния. Получены пределы применимости предложенного решения.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Кузнецова Е.П. Приближение малых наклонов в задаче рассеяния звука на неровной жесткой поверхности. // Акуст. ж., 1986, т.32, вып. 2, с. 272-274.

2. Кузнецова Е.П. Применимость метода фазового оператора при изучении рассеяния звука на неровной свободной поверхности. // Судостроительная промышленность. Акустика, 1987, вып.2, с. 54-58.

3. Кузнецова Е.П. Звуковое поле поверхностных пумовых источников в случайно неоднородном волноводе. // Акуст. ж/, 1988, т. 34, вып. 5, с. 884-890.

4. Кузнецова Е.П. Расчет направленности шумов в мелком море. // Акуст. ж.; 1989, т. 35, вып. б, с. 1079-1082.

5. Кузнецова Е.П. Направленность звукового поля поверхностных шумовых источников в случайно-неоднородном волноводе. // Тезисы докл. 4 Всесоюзной научно-технической конференции "Вклад молодых ученых и специалистов в решение современных проблем океанологии и гидробиологии", Севастополь, 1989.

60х90*/16 Подписано к печати fl4.t2.i4qn г.

Печ.л.1,0. Зэк.».4 73. Тираж 100.

Инсгигуг океанологии им.П.П.'Ниршова Лкадемии наук СССР Москва, ул.Красикова, дом