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有限元/边界元耦合方法在海洋生物目标强度特性研究的应用

文献类型： 中文期刊

作者： 于小涛 1 ; 王新良 1 ; 张吉昌 1 ; 赵宪勇 1 ;

作者机构： 1.中国水产科学研究院黄海水产研究所农业农村部极地渔业可持续利用重点实验室;中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室;深蓝渔业工程联合实验室

关键词： 海洋生物;声散射模型;有限元/边界元;目标强度

期刊名称： 应用声学

ISSN： 1000-310X

年卷期： 2023 年 03 期

页码： 474-482

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 目标强度特性是海洋生物声学识别与资源量评估的重要依据，其中，基于近似几何体和声阻抗特性的理论模型法是研究海洋生物目标强度的重要手段。由于对几何形态近似处理以及数值求解方法的限制，传统理论模型对声波频率、入射方位以及目标声阻抗、形态尺寸等均有各自不同的适用范围，单一模型难以满足不同种类或同一种类但不同尺寸海洋生物的目标强度求解。该文尝试将逐渐见诸应用的有限元/边界元耦合方法用于海洋生物目标强度特性研究，分别以球形生物、纺锤形鱼类尾明角灯鱼(Ceratoscopelus warmingii)和细长形浮游动物南极大磷虾(Euphausia superba)为例进行仿真计算，并与相适应的经典理论模型进行对比分析。结果表明，对于球形生物，有限元/边界元耦合方法与解析模型的目标强度频响曲线完全吻合；对于纺锤形鱼类，有限元/边界元耦合方法可有效弥补基于模态级数解的形变圆柱体模型在中低频和两端入射时的准确性问题；对于细长形浮游动物，有限元/边界元耦合方法与畸变波玻恩近似模型高度吻合。综上，有限元/边界元耦合方法对多种海洋生物目标强度求解均具有较好的适用性，未来有待进一步结合实验测定进行验证。

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