[发明专利]用于水下目标探测的海水离子运动磁场仿真方法、装置

权利要求书

1.一种用于水下目标探测的海水离子运动磁场仿真方法，其特征在于，步骤包括：

S1.构建磁场模型：基于麦克斯韦方程构建海水离子运动磁场初步模型，再对构建的海水离子运动磁场初步模型在似稳假设下进行简化，以使得不考虑位移电流而只计算扩散方程，最终构建得到由外部激励源的声源参数和海水溶液理化参数描述磁场强度的海水离子运动磁场模型；

S2.磁场模型仿真：进行仿真时，构建海域模型并确定待仿真海域的所述海水溶液理化参数，以及对待仿真海域中声场进行仿真以模拟水下目标运动产生的流噪声，并将仿真结果作为水下目标运动产生的声源激励输入至所述海域模型中，得到声源参数计算结果，将待仿真海域的所述海水溶液理化参数、所述声源参数计算结果输入至所述海水离子运动磁场模型中，计算得到海水离子运动磁场的仿真结果。

2.根据权利要求1所述的用于水下目标探测的海水离子运动磁场仿真方法，其特征在于，所述步骤S1构建磁场模型的具体步骤包括：

S11.构建离子运动模型：先根据离子的受力构建离子的完整受力方程，在所述完整受力方程中引入离子与溶液间的相对速度，以及引入离子平均浓度和离子波动浓度，并在小量忽略假设下对所述受力方程进行简化，以将可变的离子波动浓度使用静态的离子平均浓度替代，最终得到由离子与溶液间的相对速度、离子浓度、离子平均浓度描述磁场的离子运动模型；

S12.构建极化电流密度模型：先基于离子与溶液间的相对速度构建极化电流密度方程，在构建的所述极化电流密度方程中引入离子平均浓度和离子波动浓度，并在小量忽略假设下对所述极化电流密度方程进行简化，对构建的所述极化电流密度方程在忽略所述离子波动浓度的小量情况下进行简化，以将可变的离子波动浓度使用静态的离子平均浓度替代，最终得到基于所述离子与溶液间的相对速度、离子平均浓度的极化电流密度模型；

S13.使用麦克斯韦方程描述离子运动产生的磁场，得到离子运动方程组；对所述离子运动方程组在似稳场假设下忽略位移电流，得到似稳场假设下的麦克斯韦方程组，并根据麦克斯韦方程组的磁场方程得到最终的磁场方程，构建得到所述海水离子运动磁场模型。

3.根据权利要求2所述的用于水下目标探测的海水离子运动磁场仿真方法，其特征在于，所述步骤S11中构建离子的完整受力方程为：

其中，m_p，v_p，e_p，f_p，n_p,V_p分别为离子质量、离子运动速度矢量、离子带电荷量、离子摩擦系数、离子浓度、离子体积，p代表了不同的离子；E，v₀，B_e，k，T，s₀，t分别为电场强度、外界机械激励的振动速度、地磁场矢量、玻尔兹曼常数、温度、电解质溶液密度和时间；

在构建的所述完整受力方程中引入离子与溶液间的相对速度u_p＝v_p-v₀，以及引入离子平均浓度n₀和离子波动浓度忽略小量离子波动浓度后，将离子与溶液间的相对速度简化为：

所述步骤S12中构建极化电流密度方程为：

在构建的所述极化电流密度方程中引入离子平均浓度n₀和离子波动浓度并忽略小量离子波动浓度将构建的所述极化电流密度方程简化为：

所述步骤S13中使用麦克斯韦方程描述离子运动产生的磁场得到的离子运动方程组为：

对所述离子运动方程组在似稳场假设下忽略位移电流，得到似稳场假设下的麦克斯韦方程组：

根据麦克斯韦方程组，得到最终的磁场方程为：

构建得到所述海水离子运动磁场模型。