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申请/专利权人：哈尔滨工程大学

摘要：一种用于深海勘探的新型低频气枪容积的设计方法，涉及深海资源勘探技术领域。解决现有了如何降低压力子波中不必要的高频信号成分，提高低频信号和降低高频信号的问题。本发明所述方法包括：根据高精度气枪远场压力子波模拟方法，建立远场子波计算模型，得到气枪声压级频谱图，建立气泡主频与转角频率对应关系；通过高精度气枪远场压力子波模拟方法，获得不同气枪初始容积下的气枪声压级频谱图；调节气枪枪口面积为初始枪口面积，综合不同条件下的频谱图、以及获得的气枪容积与转角频率的关系曲线，根据设计参数要求，获得气枪容积、气枪激发压力和气枪枪口面积，完成气枪设计。本发明还适用于深海勘探的新型低频气枪容积的设计中。

主权项：1.一种用于深海勘探的新型低频气枪容积设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S100、根据高精度气枪远场压力子波模拟方法，建立远场子波计算模型，得到气枪声压级频谱图；S200、基于瑞雷-威利斯公式和所述S100中气枪声压级频谱图，建立气枪容积与转角频率对应关系，获得气枪容积与转角频率的关系曲线；S300、调节气枪内部为初始容积，然后逐渐增大气枪内部初始容积，通过S100中高精度气枪远场压力子波模拟方法，获得不同气枪初始容积下的气枪声压级频谱图；S400、调节气枪枪口面积为初始枪口面积，然后逐渐增加所述枪口面积，获得所述枪口面积与放气时间的关系，通过S100中高精度气枪远场压力子波模拟方法，获得不同枪口面积下气枪声压级频谱图；S500、调节气枪激发压力为初始激发压力，然后逐渐减小所述激发压力，通过S100中高精度气枪远场压力子波模拟方法，获得不同激发压力下的气枪声压级频谱图；S600、综合S300至S500获得的不同条件下的气枪声压级频谱图、以及S200获得的气枪容积与转角频率的关系曲线，根据设计参数要求，获得气枪容积、气枪激发压力和气枪枪口面积，完成气枪设计；在S100中所述的高精度气枪远场压力子波模拟方法，是采用Gilmore提出的球形气泡脉动方程，建立基础的球状气泡模型： 式中，分别表示气泡半径、脉动速度、脉动加速度；C为海水中的声速，其取值C＝1500ms；H为气泡壁处流场到无穷远处的焓差；气泡壁处流场到无穷远处的焓差可根据下式计算： 式中，P是气泡壁处的流场压力；Pbub为气泡内气体的压力；P∞为无穷远处的静水压力；Pb为自由液面以及多气泡相互耦合的修正项；σ为气泡的表面张力系数；μ为黏性系数；在S200中，采用修正迁移影响的瑞雷-威利斯公式，所述修正迁移影响的瑞雷-威利斯公式是通过下述方法获得的：具体的，瑞雷-威利斯公式： 式中，E为气泡的势能；T为气泡脉动的周期；K为常数，取值为1010，并且对于海水ρ＝1024kgm3，P0为气枪激发压力，Rm为气枪气泡最大半径，PW＝Pa+ρgh为震源中点深度处的水压，Pa为一个标准大气压，Pa＝101325Pa，h为气枪激发深度，g为重力加速度，取值为9.8ms2；结合4和5上述公式可简化为： 其中，V0为气枪气泡的初始体积，k为常数，可根据气枪类型进行选择，由于气枪气泡在重力的影响下，会向上迁移，气泡向上迁移的距离可以由下式进行估计： 其中，ku为常数；将气泡向上迁移的影响考虑在PW中：h*＝h-δh8 进一步得到修正迁移影响的瑞雷-威利斯公式： 通过上式建立起气枪容积与转角频率对应关系。

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