基于流固耦合方程的典型底质海洋环境声场预报方法

孔妍茗; 夏冬明; 谭军; 宋鹏; 毛士博; 祖国昌; 刘光照

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2026.03.006

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 45 ›› Issue (3) : 62 -72. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2026.03.006

基于流固耦合方程的典型底质海洋环境声场预报方法

孔妍茗, 夏冬明, 谭军, 宋鹏, 毛士博, 祖国昌, 刘光照

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摘要

传统声场预报模型通常忽略了海底沉积层中的横波传播、纵横波模态转换及黏弹性衰减，难以准确表征复杂海洋环境下的真实声场特征。为此，本研究基于声波-黏弹性波流固耦合方程对泥质、粉砂质和砂质等典型底质的声场传播进行时域有限差分(FDTD)数值模拟，并将模拟得到的时域波形、频谱特征及传播损失等结果与基于传统声波方程的纯流体模型数值模拟结果进行对比分析。结果表明，相较于纯流体模型，流固耦合模型能够更真实地刻画声波在海底沉积物中的传播过程、纵横波模式转换及黏弹性耗散效应，有效提高传播损失的模拟精度。本方法可为复杂海洋底质条件下的声学建模及声场反演等提供理论基础。