振动-流体声场-声辐射 复习

o
x
p = p A e−α y e
y>0
j (ωt − kx )
I II
o
pi
ρ1c1 ρ 2c2
i c
Y
ρ1c1 ρ 2c2
前述的入射纵波入射于界面产生了反射纵波 θ > θ 和折射纵波，它们都属于同类型波-纵波，不 是转换波。 我们把一种模式(波型)波转换成另外一种(或若干种)模 式(波型)波的现象称之为模式转换。
流体中声场部分-基本规律
¡ 两种流体界面的声学边界条件； ¡ 影响声波在两种流体界面上反射和透射的因素； ¡ 影响声波透过中间层的各种因素； ¡ 在波导管中只传播主波的条件，在波导管中传
播某阶简正波的条件(矩形波导会计算)；
¡ 平面波、球面波的表达式(介质有无衰减),不
同传播方向的波在坐标中的表达式；
瓣半角宽、活塞声源的远近场临界距离。 掌握 偶极子声源辐射的特征； 离散点声源系统辐射声场的表达式; 一般声源向半空间辐射声场的表达式； 活塞型声波辐射器辐射声场的特征(各种因素 分析).(远场特征+轴线特征)
中国石油大学(北京) 乔文孝
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2011/10/23
一维平面波波函数
介质无物理衰减时沿x正方向传播的一维平面波
ω − jα c
其中α为声衰减系数，
p' ( x ) 1 ln 'A 1 , x2 − x1 p A ( x2 ) 声衰减系数的单位为奈贝/米 ( NB / m) α=
( x2 > x1 )
声衰减的本质是声传播过程中出现了机械能与其它形式能 量的转换
一维平面波的声衰减
介质有物理衰减时沿x正方向传播的一维平面波，
2011/10/23
质点振动部分
¡ 基本概念
弹性波动力学
¡ 集中参量系统、单自由度集中参量系统的简
振动、流体中声场、声辐射
复习
谐振动、阻尼振动和受迫振动，3dB带宽 ¡ 掌握 ¡ 简谐振动、阻尼振动和受迫振动的表达式； ¡ 振动系统频率特性曲线的分析和测量方法。
流体中声场部分-基本概念
¡ 声压、声场 ¡ 声波传播速度与质点的振动速度 ¡ 声阻抗率 ¡ 声压级与声强级 ¡ 临界角 ¡ 制导波 ¡ 频散 ¡ 声波导管的截止频率和简正频率。
r r j ωt − k • r
(
)
= pAe
j ωt − k x x − k y y − k z z
(
)
介质无物理衰减时扩张球面波波函数
k cos γ ⋅ z ) = p Ae j (ωt − k cosα ⋅ x − k cos β ⋅ y − Z r r r r r k (波矢量) γ k = kxi + k y j + kz k r o Y k = k x2 + k 2 + k z2 y
β α
p= p=
p A j (ωt − kr ) e r p A −α r j (ω t − k r r ) e e r
介质有物理衰减时扩张球面波波函数
声衰减的本质是声传播过程中出现了机械能与其它形式能 量的转换 在不至于引起混淆的情况下，时常将可kr就写成k.
X
中国石油大学(北京) 乔文孝
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2011/10/23
非均匀波波函数
沿两种介质分界面传播、沿深入波密介质深度增加 而衰减的平面波，称之为非均匀波。
模式转换(mode conversion) I Y II
pr
非均匀波的情况可视为：
pt θt θr θi
x
当 c2＞c1时,并且当纵波的入射角大于临 界角时，在界面上产生了界面波。 即：入射体波转换成了界面波，界面 波是转换波。
ρ 2 c2 > ρ1c1
中国石油大学(北京) 乔文孝
3
p = p Ae j (ωt −kx )
O
x1
x2
X
几种常用波函数
平面波 球面波 非均匀波
介质有物理衰减时沿x正方向传播的一维平面波， 此时可以把波数看成是复数
k = kr − jα =
' ' p = p A e −α x e j (ω t − k r x ) = p A ( x ) e j (ω t − kr x ) , p A ( x ) = p A e −α x
¡ 非均匀波的表达式； ¡ 平面波、柱面波和球面波的幅度的空间变化关
系。
声源的辐射部分
¡ 基本概念 ¡ 脉动球源、点声源、声源的强度、指向性、主 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡
掌握若干“思路”
¡ 流体中声波波动方程的建立； ¡ 声波在两种流体界面上的反射和折射； ¡ 声波遇到中间层的反射和折射； ¡ 声波在波导管中的传播； ¡ 声源的辐射。
一维平面波的声衰减
介质有物理衰减时沿x正方向传播的一维平面波，
x2 X
p ( x1 ) 1 ln α= 其中α为声衰减系数， , x2 − x1 p ( x2 )
' A ' A
p = p A e − α x e j (ω t − kr x )
O
x1
( x2 > x1 )
p' ( x ) 1 其中α为声衰减系数， α= ln 'A 1 , x2 − x1 p A ( x2 )
奈贝/米(NB/m)
α'=
p' ( x ) 1 20 log 'A 1 x2 − x1 p A ( x2 )
, α ' = 8.686α
声衰减系数的无量纲表达式-一个波长的声衰减(逆Q表达式)
αλ = α
c π = f Q
或
1 αλ = Q π
三维平面波波函数
球面波波函数
p = p Ae
p = p A e − α x e j (ω t − kr x )
O
x1
x2
X
( x2 > x1 )
声衰减系数的单位为奈贝/米 ( NB / m) 声衰减系数的另外表达方式-分贝/米(dB/m)
p' ( x ) 1 α'= 20 log 'A 1 分贝/米(dB/m) , α ' = 8.686α x2 − x1 p A ( x2 )