窄束声波在有限长刚性圆柱上的反向散射

本文运用几何衍射理论,结合空间Fourier变换,讨论了窄声束在有限长刚性圆柱上的反向散射。并对理论结果作了实验验证。     

NORMAL REFLECTION AND TRANSMISSION OF A LARGE AMPLITUDE PLANE SOUND WAVE

Using the method of successive approximation,the reflection and transmission of a large planesound wave are treated,as the sound wave impings normally on the plane interface of two acousticallydifferent media.     

读者 作者

对“大振幅平面声波的反射和折射(Ⅱ)——二维情况”一文的批评声学学报编辑部: 我读了“大振幅平面声波的反射和折射(Ⅱ)——二维情况”一文(文献[1]之后,发现该文的定解条件和它要解决的问题(平面半空间的反射与折射)是自相矛盾的,因为该文在推导二阶势函数所满足的波动方程时,强行令一阶声场势函数必须满足只有在无界空间才满足的单向波条件,而该文要处理的空间却是有界空间(平面半空间),方程与实际情况相悖,因而该文得到的二阶声场表达式没有科学根据,其分析如下。     

柱体散射的声场显示

本文应用schlieren显示方法,对有限长圆柱体在单一液体及有分层界面的两液层中声波垂直入射和斜入射的回波结构以及界面对回波结构的影响作了实验研究,实验用图象显示了影区内不连续处产生的回波,我们利用这一结果,成功地描绘了螺旋表面波的轨迹,从而实现了应用schlieren法来阐明三维声场的途径,避免了需要用庞大设备和复杂运算的三维显示技术。     

旅德研究访问纪事

我们应德国科技交流协会(Deutscher Akademischer Austauschdienst,简称DAAD)的邀请,于1979年第三季度赴德意志联邦共和国,分别到汉堡大学地球物理系和弗朗霍夫建筑物理研究所进行为期三个月的研究访问。由于这次访问具有研究讨论的特点,因此除了一般的参观外,在这期间就双方都感兴趣的研究课题进行了讨论,交流了研究资料并参加了有关的实验和考察。同时我们还访问了一些声学研究机构、大学和工厂。旅德期间我们分别参观了哥廷根大学第三物理研究所、德国物理技术计量院、弗朗霍夫无损检测研究所、弗朗霍夫材料强度研究所、马克斯—普朗克生物物理化学研究所、德国水文研究所、德国国防部水声和地球物理研究所、Krupp—Atlas公司、Honeywell Elac公司、Isover公司、Teroson公司和重型机器公司等。在研究访问和参观的过程中德国朋友十分热情地接待了我们,多方设法,仔细周到地安排研究访问计划,使我们充分地感受到中德两国人民之间的深厚友谊。     

THE REFLECTION AND REFRACTION OF A LARGE AMPLITUDE PLANE SOUND WAVE IN TWO DIMENSIONS

By using the successive approximation method,a wave equation,in which the second order ofapproximation is taken into account,has been derived from the basic equations of hydrodynamicsin Lagrangian coordinates.The reflection and refraction of a large amplitude plane sound waveon the plane interface of two non-mixing liquids are studied.It is interesting to point out that thereflection and refraction coefficients of second approximation not only depend on parameters ofmedia,but also relate to the position of sound source.It is found that the amplitudes of the secondorder reflected wave and refracted wave do not keep constant at the wavefront anymore as inlinear acoustics.Hence there are reflected wave and refracted wave which propagate in the directionother than that of waves,travelling along the directions defined by laws of reflection and refractionin linear acoustics.The nonlinear effects have to be taken into account in order to understand thephysical meaning of the results reported by Muir et al..     

大振幅平面声波的反射和折射(Ⅰ)——一维情况

本文利用逐级近似法分析了大振幅平面声波正投射在分割二种不同介质的界面上时,声波在界面上发生反射和透射的特性.计算的结果表明在计及二级近似的情况下,二级反射波和透射波除有与一级反射系数和一级透射系数平方成正比的部分外,还有用二级反射系数和二级透射系数描述的反射波和透射波,这些波同二级入射波有一定的相移,相移的大小由二种介质的声学参数和非线性参数规定.本文所获得的结果可以用来阐明已在实验上取得的提高参量阵转换效率的理论依据.     

大振幅平面声波的反射和折射(Ⅱ)——二维情况

在Lagrange坐标系中,根据流体力学的基本方程式,利用逐级近似法推导了计及二级近似的二维空间内平面波传播的波动方程式。以这组方程式为出发点分析了二层液态介质模型下,大振幅平面声波在平面分界面上的反射和折射。二级近似下的反射系数和透射系数不仅与介质的参数(包括非线性参数)有关,而且依赖于声源的位置。在斜投射时,一般而言,遵循线性声学反射和折射定律的二级近似反射波和折射波的波前上,波的幅度不再保持恒等。因之,除遵循线性声学反射和折射定律的二级近似反射波和折射波外,在其他方向上也有二级近似反射波和折射波。这个现象表明解释Muir等人的实验结果必须计及非线性效应。     

大振幅驻波

本文利用逐步近似法,讨论了在一维有限空间内大振幅波的传播.所得的结果表明,在计及高级近似的情况下,大振幅波的传播是不稳定的.文中还讨论了一个比初值问题容易在实验上实现的问题.     

水下弹性圆柱的共振散射

当声波频率与水下弹性圆柱的某一模式的共振频率相符时,圆柱受声波激励产生的共振振动向周围介质辐射的声波最强。国内、外研究表明,对一般的金属圆柱而言(其弹性纵波与切变波速度大于水中声速),在与入射波方向相反的方向上,由于这种辐射声波与圆柱表面的几何反射波位相相反,因此两者干涉的结果形成了在共振频率上出现反向散射声振辐的极小值。本文揭示了一种新的情况,即对于弹性切变波波速小于水中声速的一种材料做成的圆柱体,无论是理论计算和实验测量,均表明在共振频率上出现反向散射振幅的极大值。