一维水下多层介质中波传播的时域解析解研究

"一维波在水下多层介质中传播的时域解析解 (2014年)" 本文主要探讨了一维波在水下多层介质中的传播特性，特别是压力波在不同边界条件下的反射和透射效应。作者们利用波动理论构建了一个一维多层介质的声学模型，以研究水中压力波在覆盖层-钢板或其他介质间的相互作用。他们提出了一种新的时域解析方法，能够处理波在复杂多层环境中的多次反射和透射问题，从而得到精确的时间域解析解。 在建立的模型中，研究者特别关注了湿表面（即水与覆盖层的交界处）的压力计算。通过对输入为指数衰减波的情况进行分析，他们通过与有限元模拟结果的对比，验证了所提解析方法的准确性。对比结果显示，对于刚性边界条件，该解析方法得出的结果与近似方法吻合较好；然而，对于气背边界和水背边界，解析方法的结果与近似解存在较大误差，这表明在不同边界条件下，波的传播行为有显著差异。 为了进一步研究覆盖层参数对波传播的影响，作者们对指数衰减波进行了无量纲化处理并进行了参数分析。他们发现，随着覆盖层特性阻抗的减小，压力波的峰值会经历先减小、后增大再减小的过程；而随着覆盖层厚度的增加，压力波峰值会逐渐降低。此外，如果入射压力波的衰减速度较快，压力波峰值也会相应减小。这些发现揭示了覆盖层参数对波传播动态特性的重要影响。 该研究方法不仅适用于两层介质，而且可扩展到更多层介质的情况，对于理解和预测水下结构如舰船或水下设施的声学响应具有重要意义。通过这种方法，工程师和研究人员可以更准确地评估水下设备的声学性能，特别是在涉及复杂的反射和透射现象时。 关键词：多层介质；一维波传播；时域瞬态解析解 中图分类号：0347.4+4 文献标志码：A DOI：10.13465/j.cnki.jvs.2014.13.002 这篇论文为水下声学领域提供了一种有效的一维波传播分析工具，尤其是在处理多层介质中的复杂反射和透射问题时，这一解析方法具有较高的实用价值和理论意义。通过深入研究不同参数对波传播的影响，可以优化水下结构的设计，提高其声学隐蔽性和性能。