[發明專利]用于水下目標探測的海水離子運動磁場仿真方法、裝置

有效

• 申請號: 202010940355.4
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112083501B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 潘孟春;張琦;劉中艷;徐昱靜;劉旺;陳卓;劉舒暢;陳棣湘;胡佳飛;李裴森
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01V3/08
• 分類號: G01V3/08
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉;胡君

1.一種用于水下目標探測的海水離子運動磁場仿真方法，其特征在于，步驟包括：

S1.構建磁場模型：基于麥克斯韋方程構建海水離子運動磁場初步模型，再對構建的海水離子運動磁場初步模型在似穩假設下進行簡化，以使得不考慮位移電流而只計算擴散方程，最終構建得到由外部激勵源的聲源參數和海水溶液理化參數描述磁場強度的海水離子運動磁場模型；

S2.磁場模型仿真：進行仿真時，構建海域模型并確定待仿真海域的所述海水溶液理化參數，以及對待仿真海域中聲場進行仿真以模擬水下目標運動產生的流噪聲，并將仿真結果作為水下目標運動產生的聲源激勵輸入至所述海域模型中，得到聲源參數計算結果，將待仿真海域的所述海水溶液理化參數、所述聲源參數計算結果輸入至所述海水離子運動磁場模型中，計算得到海水離子運動磁場的仿真結果。

2.根據權利要求1所述的用于水下目標探測的海水離子運動磁場仿真方法，其特征在于，所述步驟S1構建磁場模型的具體步驟包括：

S11.構建離子運動模型：先根據離子的受力構建離子的完整受力方程，在所述完整受力方程中引入離子與溶液間的相對速度，以及引入離子平均濃度和離子波動濃度，并在小量忽略假設下對所述受力方程進行簡化，以將可變的離子波動濃度使用靜態的離子平均濃度替代，最終得到由離子與溶液間的相對速度、離子濃度、離子平均濃度描述磁場的離子運動模型；

S12.構建極化電流密度模型：先基于離子與溶液間的相對速度構建極化電流密度方程，在構建的所述極化電流密度方程中引入離子平均濃度和離子波動濃度，并在小量忽略假設下對所述極化電流密度方程進行簡化，對構建的所述極化電流密度方程在忽略所述離子波動濃度的小量情況下進行簡化，以將可變的離子波動濃度使用靜態的離子平均濃度替代，最終得到基于所述離子與溶液間的相對速度、離子平均濃度的極化電流密度模型；

S13.使用麥克斯韋方程描述離子運動產生的磁場，得到離子運動方程組；對所述離子運動方程組在似穩場假設下忽略位移電流，得到似穩場假設下的麥克斯韋方程組，并根據麥克斯韋方程組的磁場方程得到最終的磁場方程，構建得到所述海水離子運動磁場模型。

3.根據權利要求2所述的用于水下目標探測的海水離子運動磁場仿真方法，其特征在于，所述步驟S11中構建離子的完整受力方程為：

其中，m_p，v_p，e_p，f_p，n_p,V_p分別為離子質量、離子運動速度矢量、離子帶電荷量、離子摩擦系數、離子濃度、離子體積，p代表了不同的離子；E，v₀，B_e，k，T，s₀，t分別為電場強度、外界機械激勵的振動速度、地磁場矢量、玻爾茲曼常數、溫度、電解質溶液密度和時間；

在構建的所述完整受力方程中引入離子與溶液間的相對速度u_p＝v_p-v₀，以及引入離子平均濃度n₀和離子波動濃度忽略小量離子波動濃度后，將離子與溶液間的相對速度簡化為：

所述步驟S12中構建極化電流密度方程為：

在構建的所述極化電流密度方程中引入離子平均濃度n₀和離子波動濃度并忽略小量離子波動濃度將構建的所述極化電流密度方程簡化為：

所述步驟S13中使用麥克斯韋方程描述離子運動產生的磁場得到的離子運動方程組為：

對所述離子運動方程組在似穩場假設下忽略位移電流，得到似穩場假設下的麥克斯韋方程組：

根據麥克斯韋方程組，得到最終的磁場方程為：

構建得到所述海水離子運動磁場模型。