矢量气动声学的理论研究进展及应用

气动声学的声比拟理论以密度、声压等标量为波动算子变量,建立非齐次波动方程,描述流体运动及与边界作用诱发声音的辐射,但标量无法直接描述声能量的传播过程和途径.在流体力学研究中,标量用于描述当前当地的物质状态,而矢量用于描述质量和能量的传输.借鉴上述思想,开展了矢量气动声学的研究,概述矢量气动声学的理论研究进展及应用,主要包括:（1）以声粒子速度为变量,采用声比拟理论的思想直接从Navier-Stokes方程出发推导建立了气动声学的矢量波动方程及两种频域解;（2）综合利用声压和声粒子速度的积分解,直接求解声源周围的瞬时和有功声强矢量场,直观显示声能量的传播途径,应用于旋转声源辐射声能量的传播分析,揭示了亚音速旋转声源辐射声能量的3种传播模式:螺旋模式、声学黑洞模式和R-A模式;（3）采用球谐级数展开方法建立旋转点/紧凑声源辐射噪声的声压和声粒子速度的频域解析解,在此基础上推导了声功率谱的频域解析解,建立了识别旋转叶片声源在空间域和频域分布特征的方法;（4）综合利用矢量气动声学方法和等效源方法,显示声源和散射边界周围声强矢量场的分布特征和能量传播途径,直接揭示了阻抗边界主要的吸声位置以及直接计算得到阻抗边界的吸收声功率.      

听觉基础研究的若干问题展望(Ⅰ)

一、前 言 气象万千的声音世界所诱发的听觉现象,一直是个多学科研究课题。几十年来,声学、生理学、心理学、语言学和工程技术等领域的学者,从各自关心的方面,引进一些新方法和新观点,为听觉研究的深入进展做出了贡献。近十年来,随着高科技的推广应用,多学科群策群力取得的成果尤其显著。因此,不少学者满怀信心的预言,未来十年将是听觉科学极富创造性和令人鼓舞的时期,许多长期悬而未决的理论和实际问题将得到解决。本文拟从声学的角度,对听觉基础研究中三个主要方面,即生理声     

田静主编当选美国声学学会会士

<正>日前收到美国声学学会寄来田静主编当选美国声学学会授予会士(Fellow)的通知和证书,以表彰其在声学领域的成就及其促进中美合作的贡献。中国声学学会理事长、声学学报(中、英)版主编田静先生长期从事电声与噪声学研究,在有源噪声与振动控制、电子抗噪声通讯器件、声频特征信号控制、声学微机电系统、交通噪声传播与评价、有限振幅声     

第21届国际声与振动大会在北京国家会议中心成功举行

<正>2014年7月13—17日,第21届国际声与振动大会(the 21st International Congress on Sound and Vibration)在北京国家会议中心隆重召开,主题为"声与振动的深入研究"。中国声学学会理事长田静为大会主席。国际声与振动学会(IIAV)主席M.Pawelczyk和执行理事M.J.Crocker教授在开幕式上致辞。中国科学院声学研究所所长王小民,中国声学学会宗健、毛东兴副理事长等出席了会议。会议由国际声与振动学会发起,由中国声学学会、中国科学院声学研究所共同主办,得到了中国科学     

第21届国际声与振动大会在北京国家会议中心隆重召开

正2014年7月13 17日,第21届国际声与振动大会(the21st International Congress on Sound and Vibration,ICSV21)在北京国家会议中心成功举行。大会以"声与振动的深入研究"为主题,中国声学学会理事长田静担任大会主席。国际声与振动学会(IIAV)主席Marek Pawelczyk和Malcolm J.Crocker教授在开幕式上致辞。中国科学院声学研究所所长王小民,中国声学学会宗健、毛东兴副理事长等出席了会议。国际声与振动大会(ICSV)是由国际声与振动学会(II-     

2004年全国物理声学学术会议在镇江召开

2004年全国物理声学学术交流会(第十届)于2004年10月22日至25日在江苏省镇江市召开。本届会议是由中国声学学会物理声学分会和江苏省声学学会物理声学专业委员会联合举办,由南京大学声学所和江苏大学承办。 本届会议的主题是"新世纪4年来声学各分支领域中物理声学研究的新进展"。会议收到论文65篇,其中大会综述报告2篇,非线性声学18篇,量子声学、声传播及其物理效应24篇,光声、热声和检测声     

一种低声速沉积层海底参数声学反演方法

软泥底环境下沉积层参数的声学反演是国际水声领域的一个研究热点.浅海中,当高声速基底和海水之间存在一层低声速(小于海水声速)的沉积层时,小掠射角情况下不同频率声传播损失会出现周期性增大现象.基于此现象,提出一种适用于低声速沉积层的海底参数声学反演方法.首先,推导给出小掠射角情况下传播损失周期增大的频率间隔与沉积层声速、厚度及近海底海水声速之间的解析表达式;其次,利用一次黄海实验中软泥底环境下的宽带声传播信号,提取了小掠射角下传播损失增大的频率周期;再次,把该解析表达式作为约束条件,结合Hamilton密度与声速的经验公式,采用匹配场处理反演给出沉积层的声速、密度、厚度及基底的声速、密度;然后,利用声传播损失数据反演得到泥底环境下不同频率的声衰减系数,通过拟合发现泥底声衰减系数随频率近似呈线性关系;最后,给出了双层海底模型和半无限大海底模型等效性的讨论.反演结果为低声速沉积层海底声传播规律研究与应用提供了海底声学参数.     

海洋声学传播新模型

海洋声学模型将我们对海洋中传播的声音在物理上的理解转换为数学表示,进而利用计算机进行模拟计算。海洋声学模型主要包括环境模型、传播模型、噪声模型、混响模型和声纳性能模型。水平变化传播模型研究,包括二维(距离和深度)和三维(距离、深度和方位角)模型研究,是目前海洋声学的重要研究方向之一。     

从表演者角度论述歌剧院的声学研究和设计

本文从解决歌手与乐队竞争的谜团入手,详述了歌剧院乐队演奏(缺乏高频声)和歌剧唱法(高频的歌手共振峰)的声音特点,进而提出了歌手和乐队之间平衡的声学设计(即放大歌手的歌唱声并适当降低乐队的演奏声,观众听起来歌手和乐队之间的声音保持平衡),重点论述了乐池的声学设计。然后分别从提高表演者的相互听闻(为了合奏的同步性)和提高房间的声反馈(为了控制演奏的响度)进行了论述,得出从表演者角度进行声学研究和设计的重要性。     

空腔的非定常可压缩过流及相关气动声学问题

使用大涡模拟-声学比拟相结合的方法,研究三维开式空腔的非定常可压缩过流及其相关的气动声学问题.近场的声源流场部分使用大涡模拟,声音向远场的辐射使用Ffowcs Williams-Hawkings(FW-H)声学比拟,建立了适合于开式空腔的全三维计算气动声学预测方法.文中突出了声源采样时间和积分模数的选择问题.     

声子晶体和声学超构材料

声子晶体和声学超构材料进一步拓展了自然界中声学材料的弹性波性质．这种人工的复合结构材料,由于其周期结构的布拉格散射和局域共振特性,使得其具有奇异的色散特征,在某些频段具有负的有效弹性参数,带来了许多新颖的声学传播效应,例如声子带隙效应、负折射效应、超棱镜效应、超透镜效应、异常透射效应、异常隔声效应等．与此同时,在声子晶体和声学超构材料表面,一类具有亚波长特性的声表面倏逝波也引起了人们的关注,研究其激发、传播、耦合的过程对揭示声子晶体和声学超构材料的奇异声传播效应的物理本质具有重要意义．声子晶体和声学超构材料作为一类新型的人工声学结构材料,在隔声、防振、热控制以及新型声学器件研发等方面具有巨大的应用前景．文章综述了近十几年来国际国内关于声子晶体和声学超构材料的研究进展,并对其未来的研究发展方向做一评述．     

声子

前言 声子(phonon)是固体物理和近代声学中的一个重要基本概念.但一般固体物理、统计物理和声学的教科书或参考书中,对这一概念的介绍非常简单,甚至有一些不妥的说法,如认为“声子就是晶格振动中的简谐振子.”[1]为了使大家对声子有一个准确而完整的概念,本文拟就声子的引入、声子的性质进行较为详细的讨论.一、声子概念的引入 声子的概念首先是在研究晶格振动时引入的[2].晶格振动是晶体中诸原子(离子)集体在作微振动,其结果表现为晶格中的格波. 由量子力学可知,用经典力学的物理量来描述微观粒子,只能在一定的近似程度内做到.当作为粒子处…     

薄板声谐振子扰动的声学特征检测研究

为进行快速ＮＤＴ，研究了薄板声谐振子扰动和声学特征变化的关系，用有限元方法分析在睡无缺陷薄板的振动频率和振型。利用数字信号处理技术，实验研究了样品中缺陷对声学特征的影响。实现和理论分析结果一致性很好。研究结果有助于正确利用样品声学特征进行无损检测。     

多空穴错位分布对石墨纳米带中热输运的影响

利用非平衡格林函数方法研究了石墨纳米带中三空穴错位分布对热输运性质的影响.研究结果发现:三空穴竖直并排结构对低频声子的散射较小,导致低温区域三空穴竖直并排时热导最大,而在高频区域,三空穴竖直并排结构对高频声子的散射较大,导致较高温度区域三空穴竖直并排时热导最小;三空穴的相对错位分布仅能较大幅度地调节面内声学模高频声子的透射概率,而三空穴的相对错位分布能较大幅度地调节垂直振动膜高频声子和低频声子的透射概率,导致三空穴的相对错位分布不仅能大幅调节面内声学模和垂直振动模的高温热导,也能大幅调节垂直振动模的低温热导.研究结果阐明了空穴位置不同的石墨纳米带的热导特性,为设计基于石墨纳米带的热输运量子器件提供了有效的理论依据.     

托马斯·杨、菲涅耳与光的干涉原理--记光学史上的一段佳话

1800年,著名物理学家光的波动学说的奠基人之一,托马斯·杨(Thomas Young,1773～1829)在英国皇家学会上宣读了<关于光和声的实验与研究提纲>的论文,文中指出光与声都是波,光是以太介质中传播的纵振动;不同颜色的光与不同频率的声音是相类似的.     

21世纪最具潜力的新型带隙材料——声子晶体

半导体发展中遇到的极大障碍,使许多研究人员开始研究光子晶体。然而,声子晶体比光子晶体具有更丰富的物理内涵,它是一种新型声学功能带隙材料。研究声子晶体的重要意义在于其广阔的应用前景,而且在研究过程中,还可能发现新现象和新规律,进而促进物理学的发展。一、什么是声子晶体声子晶体的概念诞生于20世纪90年代,是仿照光子晶体的概念而命名的。我们都知道,具有光子禁带的周期性电介质结构功能材料称为光子晶体,光子能量落在光子禁带中的光波将被禁止,不能在光子晶体中传播。通过对光子晶体周期结构及其缺陷进行设计,可以人为地调控光子…     

听觉基础研究的若干问题展望(2)

三、心理声学 当前心理声学研究的主要趋向是从以往纯音听觉的单因素研究转向具有频谱时间表征的复合声的多维研究。这个转变和生理声学的发展情况恰成有趣的对比。如上节所述,生理声学的近期进展是对Helmholtz为代表的传统耳蜗观念的突破。与此相反,心理声学的前进却不能不回到Helmholtz在其名著“乐音感觉:音乐理论的生理学基础”一书中提出的一个基本课题,即对音乐、言语这类复合声的知觉。自然,这并不是说心理声学应该迳直去研究音乐和言语,去取代音乐声学和言语声学。在     

基于群论及谐振子模型的声传播方法的研究

本文基于谐振子及群论方法,对声在空气中传播建立了一个新的哈密顿数学模型。研究将分子链作为一系列谐振子组合,声传播以能量的形式传播,对于介质里的每个振动的质点而言,它总是在不断地吸收和放出能量。从能量的概念出发,将声传播问题转换成求解谐振子的波函数以及能量本征值的问题。本文将谐振子模型引入到气体声波传播的问题中,在确定气体声波传播过程中的分子振动模式、能级简并时,引入群论,以探索气动声学研究的新方法。     

田静率团参加第17届国际声与振动大会并成功申办2014年第21届会议

<正>2010年7月18—22日,中国声学学会理事长、中国科学院声学研究所研究员田静率团赴埃及首都开罗参加了国际声学与振动学会(IIAV)理事会和第17届国际声与振动大会(ICSV17),并代表中国声学学会和中国科学院声学研究所,向学会理事会提出了承办2014年第21届国际声与振动大会(ICSV21)的申请,获得了成功。     

没有声反射的房间──消声室

 在房间里,人说话、音响设备通过扬声器（喇叭）发出声音或者机器发出噪声,另一个人耳朵听到的声音,不仅有直达声,还有墙面、地面、天花板的一次和多次反射声,同时还有室外传来的干扰声．ＡＢ两人,在办公室内、在空旷安静的大操场上和在山洞里保持相同距离,Ａ发出相同的声音,而Ｂ听到的声音却明显不同．因为在这三种情况下,反射声的强弱明显不同．对声源进行精确测量时,必须没有反射声和室外干扰声．例如：１．电声厂生产的各种规格的扬声器,必须测量其频率响应、指向性等声学特性,看其是否达到设计要求．２．音响的整机声学特性的测量．３．机器（如冰箱、空调器、机床、汽车等）的噪声特性测量．４．语音的声调、频谱研究.