计算水声传播的射线追踪法

资 源 简 介

计算水声传播的射线追踪法

详 情 说 明

射线追踪法是一种广泛应用于水声传播模拟的高效数值方法，特别适用于高频近似条件下的声场计算。这种方法基于几何声学原理，将声波视为射线束在介质中的传播路径，而非直接求解复杂的波动方程，从而大幅降低了计算复杂度。

在高频近似下，声波波长相对较小，使得射线追踪法的假设更为合理，即声波沿直线传播并在界面处遵循反射和折射定律。该方法通常包括以下几个关键步骤：首先，根据声源位置和方向初始化射线束；其次，在传播过程中考虑介质声速剖面变化对射线路径的影响；最后，计算射线到达接收点时的声压和相位信息。

射线追踪法能够有效模拟复杂海洋环境中的声传播效应，如多径效应、声影区和会聚区等。由于计算效率高，这种方法常用于长距离水声传播预测、声呐性能评估以及水下通信系统设计等领域。

尽管射线追踪法在高频条件下具有优势，但在低频或复杂边界条件下可能需要结合其他数值方法以提高精度。此外，实际应用中还需考虑海水温度、盐度分层等环境因素对声速剖面的影响，以确保计算结果的准确性。