海洋音響トモグラフィのための数値解析による北極海域の音波伝搬特性の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750400
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Kanagawa University
• Principal Investigator: 土屋 健伸 神奈川大学, 工学部, 助手 (50291745)
• Keywords: 海洋音波伝搬 / 広角波動法 / 弾性体 / 海洋音響トモグラフィー / 時間領域差分法

Research Abstract

本年度、北極海の音波伝搬を計算するため、新しい計算アルゴリズムの広角波動伝搬を使用して,海水中を伝搬する音波のシミュレーションを行った。北極海表面を覆う氷の音波伝搬に与える影響を考慮し,従来の氷を流体と見なす方法から弾性体としたより正確な計算方法を確立した。この手法を導入する事により正確な北極海での音波伝搬プログラムが開発できると言える。またパルス波の伝搬計算を行い,海表の氷や温度や塩分濃度といった海洋内部構造による影響を調べる事で海洋音響トモグラフィにおける順問題解析を高精度で行うことができる。以上の手法についてプログラムを作成し,浅海での伝搬特性の解析結果について検討した。
(1)近年良く報告されている浅い海(浅海)での音波伝搬特性を計算した。その結果、基準となる解析例と良く一致し,本開発手法の有効性が確認された。
(2)浅海の基準解析手法として時間領域差分法による音波伝搬解析法を開発し,連続波のみならずパルス波の伝搬解析を行った。時間領域差分法(FDTD法)を用いて高い精度で音波伝搬をシミュレートすることが出来る。その結果、計算精度の高いこと、さらに、反射波の影響も求めることが出来る事を確認した。
これらの結果については、世界音響会議(ICA)や海洋音響学会誌に報告した。

Research Products

• [Publications] T.Anada, T.Tsuchiya, N.Endoh: "VERY EFFICIENT TIME-DOMAIN SOLUTION FOR PULSE PROPAGATION IN UNDERWATER ACOUSTICS"Proc. of 17th International Congress on Acoustics. 2. 41-42 (2001)
• [Publications] T.Tsuchiya, Y.Tanaka, N.Endoh: "NUMERICAL ANALYSIS OF ACOUSTICAL PROPAGATION IN SHALLOW WATER WITH SEDIMENTBY FINITE DIFFERENCE TIME DOMAIN METHOD"Proc. of 17th International Congress on Acoustics. 2. 130-131 (2001)
• [Publications] 光野高志, 土屋健伸, 遠藤信行: "弾性波を考慮した運動方程式の放物型近似解法とその精度"海洋音響学会講演論文集. 67-70 (2001)
• [Publications] 光野高志, 土屋健伸, 遠藤信行: "海底堆積層の横波を考慮したPE法による浅海音波伝搬"電子情報通信学会超音波研究会技術報告. US2001-33. 23-28 (2001)
• [Publications] 光野高志, 土屋健伸, 遠藤信行: "弾性放物型方程式による海洋音波伝搬解析-流体モデルとの比較-"超音波シンポジウム講演予稿集. 143-144 (2001)
• [Publications] 土屋健伸: "海洋における音波伝搬:(2)放物型方程式(Parabolic Equation)法"海洋音響学会誌. 28. 147-154 (2001)