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海浪谱能量演变与感应磁场强度分布研究

王新彤 张建生 王翔津 闫林波 兰青

王新彤, 张建生, 王翔津, 等. 海浪谱能量演变与感应磁场强度分布研究[J]. 水下无人系统学报, 2026, 34(2): 1-8 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0134
引用本文: 王新彤, 张建生, 王翔津, 等. 海浪谱能量演变与感应磁场强度分布研究[J]. 水下无人系统学报, 2026, 34(2): 1-8 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0134
WANG Xintong, ZHANG Jiansheng, WANG Xiangjin, YAN Linbo, LAN Qing. Energy Evolution of the Ocean Wave Spectrum and Distribution of the Induced magnetic Field Intensity[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0134
Citation: WANG Xintong, ZHANG Jiansheng, WANG Xiangjin, YAN Linbo, LAN Qing. Energy Evolution of the Ocean Wave Spectrum and Distribution of the Induced magnetic Field Intensity[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0134

海浪谱能量演变与感应磁场强度分布研究

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2025-0134
基金项目: 陕西省重点研发计划项目资助(2023-YBGY-016).
详细信息
    作者简介:

    王新彤(2000-), 女, 在读硕士, 主要研究方向为水下信息光学

  • 中图分类号: U674.941; TJ.630.34

Energy Evolution of the Ocean Wave Spectrum and Distribution of the Induced magnetic Field Intensity

  • 摘要: 海洋电磁探测技术性能明显受海洋电磁环境噪声影响, 而在地磁场里, 由海浪运动产生的感应磁场是这个环境中的核心噪声源之一, 为更深入的探究海浪感应磁场的形成机理、分布特性及其分布规律, 文中采用Pierson-Moskowit海浪谱结合Weaver电磁理论体系, 采用蒙特卡洛随机抽样方法仿真二维海面在不同风速下的动态特征, 采用麦克斯韦方程组实现海浪感应磁场的公式化表达, 模拟不同风速场景下感应磁场的三维空间分布及频谱特性。仿真结果表明: 当风速持续上升, 波浪从低幅未发育阶段持续过渡到复杂成熟的充分发展状态; 风速的持续上升, 磁感应强度与海浪呈正相关增强; 感应磁场在频谱上显示窄带集中特性, 伴随风速的持续增长, 优势频率往低频域漂移, 主频附近出现能量汇聚现象, 在低于主频的低频段, 磁场强度随频率升高近似线性增长; 而在高于主频的高频段, 其强度则随频率升高呈指数衰减趋势。研究结果可为海洋电磁探测领域的噪声建模与信号提取给予理论及仿真参考。

     

  • 图  1  Weaver数学模型

    Figure  1.  mathematical model of Weaver

    图  2  风速5 m/s P-M三维波形图

    Figure  2.  Three-dimensional waveform of P-M spectrum at wind speed is 5 m/s

    图  3  风速10 m/s P-M三维波形图

    Figure  3.  Three-dimensional waveform of P-M spectrum at wind speed is 10 m/s

    图  4  风速15 m/s P-M三维波形图

    Figure  4.  Three-dimensional waveform of P-M spectrum at wind speed is 15 m/s

    图  5  P-M谱X方向二维波形图

    Figure  5.  Two-dimensional waveform of P-m spectrum along X-direction

    图  6  P-M谱Y方向二维波形图

    Figure  6.  Two-dimensional waveform of P-m spectrum along Y-direction

    图  7  不同风速下磁场的频谱特性曲线

    Figure  7.  Spectral characteristics of magnetic field under different wind speeds

    图  8  P-M谱沿X方向磁场分量

    Figure  8.  Magnetic field component of P-M spectrum along X-direction

    图  9  不同风速下磁场随深度的变化

    Figure  9.  Variation of magnetic field with depth at different wind speeds

    图  10  不同风速下磁场的频谱特性曲线

    Figure  10.  Spectral characteristics of magnetic field under different wind speeds

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-09-26
  • 修回日期:  2025-12-09
  • 录用日期:  2025-12-12
  • 网络出版日期:  2026-03-11
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