Введение к работе
Актуальность работы. Акустические волны с частотами ниже 30 Гц играют особую роль в атмосферной акустике. Их способность, благодаря слабому молекулярному поглощению и явлению волноводного распространения, распространяться на дальние расстояния (сотни и тысячи километров) от источника, создает возможность для практического применения низкочастотных волн в задачах дальнего обнаружения и локации различных источников звука в атмосфере (взрывы, сверхзвуковые самолеты и ракоты, авиационные и производственные шумы, метеофронты, грозы, смерча, пожары и др.), дистанционного зондирования и акустической томографии атмосферы. При решении подобных задач принципиально необходим учет влияния стратификации скорости ветра и температуры атмосферы на волновое поле источников, в частности, на ослабление амплитуды поля, на искозение фазового фронта, а также на- форму и длительность акустических сигналов от источников, имещих импульсный характер излучения.
Число искусственных источнпкоз инфразвука неуклонно возрастает вместе с научно-техническим прогрессом, поэтому несомненна актуальность проблемы распространения низкочастотных волн в приземном слое атмосферы - прямом акустическом канале распространения. Специфика приземного слоя атмосферы состоит з тем, что его толщина (несколько десятков мэтров) сравнима по величине или меньше длины звуковой волны на низких частотах, поэтому учесть влияние стратификации приземного слоя из полз источников незозмогхно е рамках лучевого подхода, традиционно применя8?.юго в акустике неоднородно]: движущейся средн. В этом случае вблизи со'~іо? поверхности супкет-зенно проявляются еолюенэ эффекты, Еизвашіне как неоднородность!.1 температуры, так и скорость::! негра приземного слоя г.т::з:.:-?р::. при-
чем гетер Ео многих случаях оказывает превалирующее влияние. Учет влияния волновых эффектов возможен только в рамках волновой теории, которая применительно к неоднородным движущимся средам стала интенсивно развиваться лишь в последнее десятилетие. Одновременно с потребностью в волновой теории, возникла также необходимость в экспериментальном исследовании влияния реальной приземной стратификации скорости Еетра и температуры атмосферы на поле низкочастотных источников и е объяснении экспериментальных данных с позиции волнового подхода. Поэтому цель данной работы состоит в экспериментальном исследовании влияния стратификации скорости ветра и температуры приземного слоя атмосферы на распространение НЧ звука от гармонических и импульсных источников и в сравнении экспериментальных данных с существующей волновой теорией.
Научная новизна работы. Получены новые результаты по ослаблению низкочастотных волн (10 и 30 Гц) в условиях устойчивой и неустойчивой стратификации приземного слоя атмосферы и для разных типов подстилающей поверхности земли (поле и лес). Впервые экспериментальное исследование распространения низкочастотных волн было проведено при непрерывном контроле приземной стратификации скорости ветра и температуры с помощью методов акустического и радиоакустического зондирования.
Показано, что на амплитудное распределение поля инфразвуковой волны вблизи земной поверхности, а также на изменение формы и длительности акустического импульса в пограничном слое атмосферы преимущественное влияние оказывает стратификация скорости ветра (по сравнению со стратификацией температуры и влиянием импеданса подстилающей поверхности земли.
Исследовано вертикальное распределение низкочастотного поля над
разньпл: типами подстшгащви поверхности земли и при .разных типах
стратификации. ч"^..
Разработана методика измерения флуктуации фазы низкочастотной волны и исследована корреляционная связь фазы о флуктуациями скорости ветра и влияние на фазу стратификации скорости ветра и температуры.
Изучены закономерности искажения формы длительности акустического импульса в зависимости от направления распространения, расстояния от источника и типа стратификации скорости ветра и темпе-, ратуры приземного слоя атмосферы.
Показана принципиальная возможность использования импульсного источника для наклонного зондирования атмосферы.
Практическая значимость. Результаты диссертации по ослаблению тшлитуда. и. измерению фазы звуковой волны могут быть использованы для прогноза распространения низкочастотного звука в разных направлениях вдоль земной поверхности от источника и при разных метеоусловиях, что ваяно для задач акустической локации источников инфразвука при определении мощности и местоположения источника, а также для расчета зон безопасного уровня звука от .сильношумящих производственных объектов в целях их рационального размещения на местности, а также от взрывов, запусков ракет и от других.источников.
Результаты исследования закономерностей-искажения и раскепления . импульсов от детонационного источника,-при распространении вдоль ' земной поверхности могут "Онть использованы для моделирования при1' цессов распространения импульсов от взрывов разной косности в атмосферных волноводах, а также для акустической диагностики скорости ветра и температуры в пограничном слое атмосферы.
Апробация результатов. Основные результаты диссертации докладывались на X Всесоюзной Акустической конференции (1983г.); на конференции молодых ученых в ГГО; на сессии Научного Совета "Акустика" (Москва, 1989г.); на семинарах Акустического института им.Н.Н.Андреева; на школах и семинарах ИФА АН СССР.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения., трех глэе и заключения. Объем 98 машинописных листое, в том числе 42 рисунка и список литературы из 47 наименований.
