海水是弱導(dǎo)電媒質(zhì),運(yùn)動的海水切割地磁場會在海水中產(chǎn)生隨時(shí)間變化的微弱電流,該弱電流會在空間中激發(fā)出弱電磁場。本論文將對由風(fēng)驅(qū)動產(chǎn)生的海浪、艦船在海面上運(yùn)動產(chǎn)生的尾跡和水下運(yùn)動物體在海水中運(yùn)動產(chǎn)生的尾跡這三種不同的海水運(yùn)動形式切割地磁場所產(chǎn)生的弱磁信號進(jìn)行仿真計(jì)算和分析。對該弱磁場信號進(jìn)行研究,為深入了解海洋背景磁環(huán)境和對水中艦船及海底資源的磁異常探測識別提供可靠的理論基礎(chǔ)。為了求得海水運(yùn)動切割地磁場所產(chǎn)生感生磁場的精確解,進(jìn)而對其進(jìn)行分析,主要可分為兩個(gè)步驟:首先是需要對海水的水流速度矢量場進(jìn)行盡可能準(zhǔn)確的求解。因此對海浪、艦艇尾跡的速度矢量場進(jìn)行建模是重要的一部分。在這部分中,通過結(jié)合海水的物理屬性,將海水看作是理想流體,主要是不可壓縮的無粘性流體,因此水流速度滿足??V?0,而且通常情況可以將海浪和艦艇尾跡看作是無旋運(yùn)動,所以水流速度還滿足??V?0,為此海水的水流速度可以用速度勢?表示為V????。結(jié)合起始和邊界條件通過求解?滿足的拉普拉斯方程2??=0從而求得水流速度場。在求解拉普拉斯方程時(shí),為求得速度勢位的唯一解,我們采用經(jīng)典的穩(wěn)定海面Pierson-Moscowitz譜來產(chǎn)生與之匹配的海浪表面波;在求解艦艇尾跡水流速度時(shí),利用特定幾何模型下的經(jīng)典海面Kelvin尾跡模型表面波。論文的第二部分是在求得海浪和艦艇尾跡水流速度場的基礎(chǔ)上求解水流切割地磁場所產(chǎn)生的感生磁場。在這個(gè)過程中運(yùn)用電磁理論Maxwell微分方程組進(jìn)行相關(guān)公式的推導(dǎo),得到感生磁場的波動方程,最后結(jié)合邊界條件對波動方程進(jìn)行求解,獲得感生磁場的精確解。最后,通過對所推導(dǎo)的感生磁場精確解公式進(jìn)行數(shù)值仿真計(jì)算,分析風(fēng)浪與艦艇尾跡產(chǎn)生的磁異常信號時(shí)空分布和頻譜特性。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P733.6
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究內(nèi)容安排
第二章 海水的物理屬性及其運(yùn)動研究方法
    2.1 概述
    2.2 海水的物理屬性
        2.2.1 海水的密度
        2.2.2 海水的壓縮性
        2.2.3 海水的擴(kuò)散性
        2.2.4 海水的粘性
        2.2.5 海水的磁導(dǎo)率
        2.2.6 海水的介電常數(shù)
        2.2.7 海水的電導(dǎo)率
    2.3 流體力學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)知識概述
    2.4 海譜方法
        2.4.1 海譜概述
        2.4.2 常見海浪譜模型及方向譜函數(shù)
        2.4.3 線性隨機(jī)粗糙海面的建模方法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 海水運(yùn)動形式的水流速度場建模
    3.1 概述
    3.2 海浪的水流速度場模型
        3.2.1 一維海浪水流速度場建模
        3.2.2 二維海浪水流速度場建模
        3.2.3 一維和二維海浪波高及其水流速度場理論模型的仿真計(jì)算
    3.3 艦船尾跡的水流速度場建模
        3.3.1 艦船的Kelvin尾跡模型
        3.3.2 艦船尾跡理論模型的仿真計(jì)算
    3.4 水下運(yùn)動物體尾跡的水流速度場建模
        3.4.1 水下運(yùn)動物體的Kelvin尾跡模型
        3.4.2 水下運(yùn)動物體尾跡理論模型的仿真計(jì)算
    3.5 本章小結(jié)
第四章 海水流動切割地磁場產(chǎn)生的弱磁信號及其分析
    4.1 概述
    4.2 海浪切割地磁場產(chǎn)生的弱磁信號分析
        4.2.1 一維海浪產(chǎn)生的弱磁信號
        4.2.2 二維海浪產(chǎn)生的弱磁信號
        4.2.3 一維和二維海浪模型產(chǎn)生弱磁信號的仿真數(shù)值計(jì)算及其分析
    4.3 艦船尾跡切割地磁場產(chǎn)生的弱磁信號分析
        4.3.1 艦船尾跡產(chǎn)生的弱磁信號
        4.3.2 艦船尾跡產(chǎn)生弱磁信號的仿真數(shù)值計(jì)算及其分析
    4.4 水下運(yùn)動物體尾跡切割地磁場產(chǎn)生的弱磁信號分析
        4.4.1 水下運(yùn)動物體尾跡產(chǎn)生的弱磁信號
        4.4.2 水下運(yùn)動物體尾跡產(chǎn)生弱磁信號的仿真計(jì)算及其分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
    5.1 本文工作的主要貢獻(xiàn)
    5.2 進(jìn)一步工作的建議
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文

【參考文獻(xiàn)】

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1 趙欣;李鳳霞;戰(zhàn)守義;;基于粒子系統(tǒng)的艦船航跡仿真[J];計(jì)算機(jī)工程;2008年15期

2 唐勁飛,龔沈光,王金根;海浪產(chǎn)生磁場的能量分布計(jì)算[J];海洋學(xué)報(bào)(中文版);2002年03期

本文編號：2889804