利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202310001510X
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种敷设消声瓦目标的收发分置目标强度快速算法,其特征在于,包括如下步骤:S1:将消声瓦结合相应水下航行体壳体的声学参数模型,根据所选择的敷设消声瓦的水下航行体壳体类型,选择不同的钢结构厚度和背衬材料,并通过改变入射波方向和频率,实现对声波在不同入射角度和工作频率下进入消声瓦后发生的散射情况进行仿真;

S2:在步骤S1中定义的入射面上通过计算入射平面波声压和总声压的比值,求得消声瓦不同角度和频率入射情况下的反射系数,即为:其中,pt为总声压,pin为入射波声压;

S3:利用Comsol有限元软件,建立三维水下航行体模型;

S4:将建好的三维水下航行体模型,利用Comsol对其表面进行三角形面网格剖分并导出;

S5:根据步骤S4导出的三角形面网格模型,将其导入到Matlab中,通过板块元算法,求得其散射声压,继而求得未敷设消声瓦时水下航行体模型的目标强度;

S6:对步骤S2求得的反射系数矩阵进行角度的插值,再将插值后得到的反射系数矩阵代入到板块元算法中,求得敷设消声瓦后水下航行体模型的散射声压,进而得到敷设消声瓦后水下航行体模型的目标强度;

S7:将步骤S5和步骤S6计算得到的目标强度进行对比,观察敷瓦前后水下航行体模型的目标强度的数值变化,进而验证消声瓦结构的有效性和快速算法的正确性。

2.根据权利要求1所述的敷设消声瓦目标的收发分置目标强度快速算法,其特征在于,2

步骤S4所述的三角形面网格,其每个三角形面网格的尺寸满足条件Rmin>D /λ,保证此计算场点为远场,式中,Rmin为散射点矢径可计算的最小距离,D为每个板块的最大尺寸,λ为入射波波长。

3.根据权利要求2所述的敷设消声瓦目标的收发分置目标强度快速算法,其特征在于,步骤S4中每个三角形面网格最大尺寸为:其中,L为探测距离,λ为波长;板块元三角形网格数量为:其中,S为目标的表面积。

4.根据权利要求1所述的敷设消声瓦目标的收发分置目标强度快速算法,其特征在于,步骤S5所述的板块元算法,将基于Kirchhoff公式,散射声场为:在模型表面满足刚性边界条件:

其中,φi是入射波势函数, k为波束,即 则得到收发合置情况下的散射波势函数为:

上式中,s是散射体表面,r1和r2分别为入射点和散射点矢径,α1和α2为外表面法线方向与入射波和散射点矢径间的夹角,其中, p0=p3,x2(n)、y2(n)和z2(n)为三角形网格的1,2,3点坐标经变换后得到的新坐标系下的坐标表示:其中,R为发射换能器与板块中心的距离。

5.根据权利要求1所述的敷设消声瓦目标的收发分置目标强度快速算法,其特征在于,步骤S5所述的板块元算法,散射声压为:REBIMB=REBIMA×REIM/(‑4π)此时未敷瓦模型的目标强度即为:

式中,RL为接收水听器与模型的距离。

6.根据权利要求1所述的敷设消声瓦目标的收发分置目标强度快速算法,其特征在于,步骤S6所用的反射系数由步骤S2计算得到,将其导入到板块元算法中,此时的反射矩阵为频率和角度的矩阵,对其对角度进行插值:式中,n1、n2和n3分别为板块的单位法向量、发射换能器与板块中心的连线的单位矢量和接收水听器与板块中心的连线的单位矢量,取变量flag为s1和s2二者数据中正数的交集:angle=arccos(s1(flag))此时的angle即为插值所用的角度,经插值之后即可获得角度步长更小的反射系数。

7.根据权利要求1所述的敷设消声瓦目标的收发分置目标强度快速算法,其特征在于,所述步骤S6中,将求得的新反射系数矩阵乘以散射声压即可得到在敷设消声瓦后水下航行体模型的散射声压:REBIMB1=REIM×REAIMA/(‑4π)×R式中,R为插值后的反射系数矩阵,

此时敷设消声瓦后模型的目标强度即为:

式中,RL为接收水听器与模型的距离。