1-2- هدف تحقیق

به طور کلی، ناهمگونی های افقی به دلیل جریانات، پدی ها[1] و جبهه ها به وجود می آیند، همچنین ناهمگونی های قائم به دلیل ساختار تغییرات ریز قائم دما و یا شوری ایجاد می شوند. در دریای عمان یکی از پدیده­های که در مطالعات قبلی به آن اشاره شده است، جریان آب شوری و گرمی است که از خلیج فارس به دریای عمان سرریز می­شود. مطالعات زیادی در زمینه مشخصات این جریان انجام شده است. ورود این جریان نفوذی به دریای عمان باعث ایجاد وارونگی در دما و شوری در اعماق بین 200 تا 400 متری می شود و هر چه این جریان به اقیانوس هند نزدیک تر می شود از ضخامت آن کاسته می­شود. این جریان نفوذی باعث ایجاد وارونگی در ساختار قائم سرعت صوت می شود. برای بررسی اثر این جریان بر روی انتشار صوت در برخی از مکان های ایجاد وارونگی، شبیه سازی انتشار صوت در دو حالت وابسته به برد و مستقل از برد مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به مشکلات و محدودیت های آزمایش های آکوستیکی در مسیر جریان برون ریز خلیج فارس در محیط واقعی، سعی شده است با بهره گیری از یک مدل آزمایشگاهی، جریان برون ریز خلیج فارس را شبیه سازی نموده، و اثر این جریان را بر روی افت و خیزهای سیگنال آكوستیكی بررسی گردد.

1-2-1-ضرورت و اهمیت تحقیق

مدل سازی دقیق انتشارامواج صوتی، و بررسی اثرات محیطی، اولین قدم در طراحی و ساخت سیستم های پیشرفته صنعتی و نظامی دریایی (زیر آبی) و برآورد کار­آیی تجهیزات به کار گرفته شده در محیط زیردریا می باشد. تجهیزاتی که بر مبنای امواج صوتی کار می کنند در زمینه های مخابرات زیردریا، تعیین موقعیت و کشف هدف های ناشناخته زیر دریا، کشتی رانی، ناوبری و هدایت زیردریایی، کنترل، مراقبت و دفاع ضد زیردریایی، زمین شناسی، آشکارسازی زیردریایی، صیادی پیشرفته، اقیانوس نگاری، نقشه برداری و تصویربرداری بستر دریا، و اکتشاف و استخراج منابع نفت و گاز، مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه ابزار مدل سازی و شبیه سازی، مهمترین وسیله ای است كه استفاده كنندگان، طراحان سیستم و پژوهشگران می توانند توسط آن، پارامترهای طراحی سیستم های مورد نظر را در شرایط محیطی مختلف بررسی نمایند. ضمن اینكه، این كار (در مقایسه با انجام آزمایش های تجربی در دریا) هزینه بسیار كمتر و بازدهی بیشتری دارد.

1-2-2- سئوالات اساسی تحقیق

سئوالات اساسی این تحقیق شامل موارد ذیل است :

1. آیا ناهمگونی قائم محیط ناشی از دما و شوری بر روی انتشار صوت تاثیر دارند و چنانچه اثر دارند در چه فركانس هایی بر روی انتشار صوت تاثیر می گذارند؟

1. آیا شار خروجی از خلیج فارس به دریای عمان (ناهمگونی افقی) باعث تغییر شكل و شیفت زمانی سیگنالهای آكوستیكی خواهد شد؟

1. آیا می توان در مدلسازی انتشار سرعت صوت فقط تغییرات قائم یك نیمرخ سرعت در نظر گرفت (مستقل از برد) و یا بایستی چند نیمرخ قائم در نظر گرفته شود؟

1. آیا تغییرات فصلی بر روی افت و خیزهای سیگنال آكوستیكی اثر دارد؟

1-2-3- نوآوریها

1. تا کنون هیچ مطالعه ای در زمینه اثر جریان نفوذی (جریان خروجی خلیج فارس به دریای عمان) بر روی انتشار صوت در داخل كشور انجام نشده است.

1. در دنیا تا کنون هیچ مطالعه ای در زمینه اثر پراکندگی به واسطۀ جریان نفوذی در آزمایشگاه انجام نشده است.

1. مطالعه اثر ناهمگونی های قائم ناشی از دما و شوری بر روی انتشار صوت

1. شناسایی کانالهای صوتی عمیق و نیز کانال های سطحی به واسطۀ نفوذ جریان ترموهالاین در دریای عمان

1-3- نحوۀ انتشار صوت

یكی از پارامترهای موثر در انتشار صوت، تغییرات نیمرخ سرعت صوت می باشد. بر اساس تئوری پرتو چنانچه گرادیان سرعت صوت منفی باشد، پرتوها به سمتی که سرعت صوت کاهش می یابد، خم می شوند. ولی چنانچه گرادیان سرعت صوت مثبت باشد، پرتوها به سمت بالا خم می شوند. در نواحی كه امواج صوتی در آن نفوذ نمی کنند، ناحیه تاریك[2] می گویند. در ضمن مشابه این موضوع در هوا نیز وجود دارد. یعنی وقتی دمای نزدیك زمین سرد باشد امواج صوتی به پایین خم می شوند و بالعكس اگر هوا در ارتفاعات سردتر باشد امواج صوتی به بالا منحرف می شوند (شکل 1-1).

شكل1-1 نحوۀ انتشار صوت بر اساس نیمرخ سرعت صوت

1-4- كانال صوتی عمیق

نیمرخ قائم سرعت صوت در آب عمیق در شکل (1-2a) نمایش داده شده است. در این شکل عمقی است که کمینه سرعت در آن رخ می­دهد. این عمق، محور کانال صوتی زیر آبی است. بالای این محور، سرعت صوت عمدتا” به دلیل افزایش، دما زیاد می شود و در زیر این محور به دلیل فشار هیدروستاتیکی زیاد می­شود. اگر چشمه صوت روی محور کانال یا نزدیک آن قرار بگیرد، برخی بخش­های انرژی صوتی در کانال به دام انداخته می­شوند و داخل آن منتشر می­شود، بدون اینکه به سطح و یا بستر برخورد كند. شکل (1-2b) شماتیكی از كانال صوتی عمیق را نشان می دهد. این شکل نمونه­ای از انتشار صوت در کانال است.

شکل 1-2 a)پروفایل آب عمیق نوع اول، b) نمودار پرتویی