Физические поля корабля и океана
О статье: поступила: 28.11.2019; финансирование: бюджет ДВФУ.
DOI: http://www.dx.doi.org/10.24866/2227-6858/2020-1-10
УДК 681.2:534.874.1
Т.Ж. Лобова
Лобова Татьяна Жановна – ассистент кафедры физики [аспирант Дальневосточного федерального университета],
AuthorID: 1015848, SPIN: 9332-5519, e-mail: daydream_2012@mail.ru
Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского
Верхнепортовая ул., 50а, Владивосток, Россия, 690003
Усовершенствование математической модели
точечного излучателя
для обнаружения водных биологических ресурсов
Аннотация: Рассматриваются возможности и результаты использования гидроакустических устройств и методов обнаружения водных биологических ресурсов. Принцип действия этих методов основан на решении волновых уравнений (уравнений Гельмгольца), которые при соответствующих граничных условиях позволяют свести их к устойчивым алгоритмам. Такой подход к расчету характеристик излучения антенн означает сложность восприятия единого алгоритма при разработке теории антенн. Специалистам приходится применять разные методики расчета для одной практической задачи – разработки оптимальной конструкции направленной системы.
В настоящей статье рассмотрен математический алгоритм, основанный на теории направленных функций Грина, имеющий угловую зависимость, который позволяет значительно сократить время расчета на компьютере средней мощности. Эта угловая зависимость позволила выделить участки на границах, имеющих однородную структуру. Данная модель позволяет детектировать водные биологические ресурсы по величине давления отраженного сигнала, который характеризует акустическое сопротивление объектов, в том числе плотность и фазовую скорость. Возможности алгоритма продемонстрированы на примере анализа поля точечного источника.
Предлагаемый алгоритм позволяет решать уравнение инженерными приближенными методами в 10 раз быстрее, чем традиционными. Время расчета поля на компьютере средней мощности с использованием программного пакета Mathcad составило примерно 1–2 мин. Получены расчетные модели в криволинейной системе координат. Проведены численные эксперименты, показавшие применимость выведенной математической модели для практических расчетов. Погрешность расчетной модели не превышает 20%. Рассмотренные приближенные методы расчета позволяют проводить инженерные расчеты антенн, расположенных в мелком море с ледовым покровом.
Ключевые слова: эхолокация, гидроакустический метод, оценка биоресурсов, теория функций Грина, поле гидроакустического излучателя, математический алгоритм.
Руководитель работы – КОРОЧЕНЦЕВ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ – д.ф.-м.н., профессор,
заведующий кафедрой приборостроения Инженерной школы,
AuthorID: 69973, SPIN: 5700-3169, ScopusID: 6603474562, e-mail: korochentsev.vi@dvfu.ru,
Дальневосточный федеральный университет
