指導教授：陳琪芳臺灣大學：工程科學及海洋工程學研究所范盛詮Fang, Sheng-CyuanSheng-CyuanFang2014-11-252018-06-282014-11-252018-06-282014http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/260956聲納方程式中，目標強度Target Strength為描述水下目標物的反射能力。本研究以薄殼空心球之散射聲場之理論結果及物理特性為基礎，希望透過改變薄殼目標物之幾何尺寸及薄殼目標物之內含流體以增強水下目標物的目標強度。本研究分為三部分：第一部份是計算薄殼空心球體在水中之背向散射場解析解[1]及透過有限元素法進行薄殼空心正十二面體之散射場數值模擬。第二部分為量測水下薄殼體之背向散射聲壓並計算出目標強度，並驗證縮尺實驗與數值模擬結果。第三部分利用有限元素軟體，模擬各個不同形狀之薄殼目標物之目標強度探討幾何形狀對目標強度之影響。In the sonar equation, target strength is the parameter representing the reflectivity of the target under the water. This thesis studies the target strength based on the spherical shell scattered theory and analyze the target strength of fluid-filled thin shells with various geometry. The thesis is mainly involved in three parts. The first part is the computational result of the spherical shell scattered field according to analytic solution[1] ,and comparison with the simulation of the dodecahedron shell by the finite element method (COMSOL). The second part is to verify simulation results by the experiment data of the shell target. The third part is to analyze the various factors affecting the target strength by studying different geometry of fluid-filled thin shells with numerical simulation (COMSOL).目錄 誌謝 I 中文摘要 II ABSTRACT III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 VIII 符號說明 IX 第 1章 緒論 1 1.1 研究動機及目的 1 1.2 文獻回顧 4 1.3 論文架構 6 第 2章 理論介紹 7 2.1 彈性薄殼體散射理論介紹 7 2.2 有限元素法數值理論介紹 9 2.2.1 形函數 9 2.2.2 聲學有限元的系統矩陣 10 2.3 目標強度計算 13 2.4 薄殼球體目標強度之解析解模擬 14 2.5 以有限元素法模擬薄殼球體目標強度 19 第 3章 實驗配置及訊號處理 22 3.1 實驗儀器配置 22 3.2 水中聲速量測 23 3.3 吸音材效果測試 24 3.4 實驗步驟 27 3.5 訊號處理 28 3.6 實驗結果與討論 30 第 4章 目標物目標強度最佳化設計 37 4.1 有限元素法驗證 37 4.2 幾何形狀參數對薄殼目標物目標強度最佳化 38 4.3 結論與未來工作 43 APPENDIX A(彈性薄殼球體散射理論推導介紹) 45 APPENDIX B(彈性薄殼球體散射聲場待定係數) 58 APPENDIX C(實驗儀器規格介紹) 603022745 bytesapplication/pdf論文公開時間：2014/08/25論文使用權限：同意有償授權(權利金給回饋本人)目標強度薄殼有限元素法thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/260956/1/ntu-103-R01525012-1.pdf