位势流动和非均匀介质中声波方程的36种形式

声波方程是对大多数声学问题进行数学描述的出发点. 那些得到 广泛应用的经典波动方程及对流波动方程都存在苛刻的适用条件, 即仅适用于描述处于静态或匀速运动状态的定常 均匀介质中的线性无耗散声波. 然而, 很多实际场合并不满足这些严格的适用条件. 本文对经典声波方程和对流声波 方程进行推广, 导出了编号为W1$\sim$W36的36种不同形式的声波方程, 涵盖了处于静止、势流或旋涡流状态下的非均匀 和/或非定常介质中的声波传播问题. 所考虑的声波传播情形包括: (1) 线性波, 即具有小梯度(小振幅)性质; (2)非线性波, 即具有陡峭梯度性质, 包括``波纹'(小振幅大梯度)或者大振幅波. 本文仅考虑非耗散声波, 即排除了由剪切、体积黏度及热传导所引起的耗散. 对具有匀熵或等熵(熵沿流线守恒)性质的均匀介质和非均匀介质中的声传播进行了研究但非等熵(即耗散)情况除外; 另外, 对非定常介质中的 声波问题也进行了分析. 所涉及的介质可以处于静止、匀速运动状态, 或者是非匀速的和/或非定常的平均流动, 包括: (1)低Mach数的势平均流(即不可压缩的平均态), 或高速势平均流(即非均匀可压缩的平均流); ② 变截面管 道中的准一维传播, 包括无平均流的号管和具有低或高Mach数平均流的喷管; 或③平面的、空间的、或轴对称的单 向剪切平均流. 本文没有探讨其他类型的旋涡平均流(将与耗散及其他情形一起留待下一步研究), 例如, 可能与剪切效应相结合的轴对称旋转平均流. 通过对流体力学的一般方程进行消元处理或根据声学变分原理, 导出了36种波动方程, 对一些波动方程还采用这两种方法进行相互校验. 尽管声波方程的36种形式没有涵盖非线性、非均匀与非定常及非匀速运动介质 这3个效应的所有可能的组合情形, 但它们的确包括了孤立状态下的各种效应, 并包括了多种多重效应组合的 情形. 虽然经典波动方程和对流波动方程仅适用于处于静止(或匀速运动)的均匀定常介质中的线性无耗散声波, 但它们在 相关文献中已被广泛采用; 本文给出的36种声波方程提供了它们多种有用的推广形式. 在许多实际应用中, 经典波动方 程和对流波动方程仅是粗略的近似, 声波方程的更一般形式可提供更令人满意的理论模型. 本文每节末尾给出了这些应用 的众多范例. 在这篇评论文章中引用了240篇参考文献.     

第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会召开

2008年12月6日-8日“第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会”在南京航空航天大学逸夫科学馆隆重召开。会议由中国力学学会、中国声学学会和IEEEUFFC-S主办,由南京航空航天大学、南京大学和江苏省力学学会联合承办。     

缺陷对玄武岩中声波波速影响的实验研究

岩体是具有多种微结构的复杂体,具有明显的频散效应.过去的研究基本上将岩体中的孔隙率作为研究岩体微观结构的参数,这种方法无法考虑到岩体中细观缺陷的局部影响.本文选用水泥砂浆为参考材料,通过在试件中预制裂缝来研究含缺陷玄武岩的弹性波传播特性.对含不同裂缝的试样进行了5种频率的声波测试.结果表明:缺陷对玄武岩的弹性波频散效应影响很大,随缺陷所占比例的增大而增大.同时单轴加载下的弹性波测试则说明,在0～20MPa范围内,玄武岩弹性波波速随压力增大开始时候有一定幅度的升高,到8MPa以后由于玄武岩硬度相对较高,波速基本保持在一定水平.     

浅埋小净距隧道爆破损伤探测及数值模拟分析

为了研究爆破荷载对浅埋小净距隧道围岩造成的损伤影响,以济南顺河快速路南延工程浅埋暗挖段为工程背景,通过LSDYNA软件将建立的各向异性动态损伤本构用于隧道爆破的损伤数值模拟,研究炮孔周围的损伤范围;并基于声波测试原理,对浅埋小净距隧道围岩的损伤进行了现场探测。结果表明：在数值模拟中,单个炮孔爆破形成的最大损伤影响半径为0.58 m,最大损伤影响深度为1.88 m,根据岩体的损伤破坏阈值,岩体的破坏水平范围可达0.14 m,破坏深度为1.70 m;根据现场探测,中夹岩受双线隧道交替爆破开挖其损伤程度较围岩其他部位要高,爆破开挖对隧道围岩造成的损伤范围在0.50 m左右,与模拟结果相接近,验证了各向异性动态损伤本构的准确性。研究成果对浅埋小净距隧道的爆破开挖和损伤控制具有一定指导作用。

     

声学/弹性相位梯度超表面设计: 原理、功能基元、可调和编码

声学/弹性超表面是一类亚波长厚度的二维超材料, 具有很强的声波/弹性波操控能力, 在声学成像、通信、隐身、伪装、振动/噪声控制、能量收集、无损检测等领域具有潜在的应用. 本文主要综述了声学/弹性相位梯度超表面的最新发展, 包括设计原理、功能基元设计、波场操控及其应用、可调超表面设计, 以及新兴的数字编码超表面. 最后, 展望了该领域未来的研究方向.      

ON INTERACTION OF SHOCK AND SOUND WAVE （II）

Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｅｃｏｎｔｉｎｕｅｏｕｒｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｉｎ[5].Ｍａｉｎｌｙｗｅｗｉｌｌｅｓｔａｂｌｉｓｈａｐｒｉｏｒｉｅｓｔｉｍａｔｅｓｆｏｒｔｈｅｌｉｎｅａｒｉｚｅｄｐｒｏｂｌｅｍ(Ｇ),ａｎｄｔｈｅｎｐｒｏｖｅｔｈｅｅｘｉｓｔｅｎｃｅｏｆｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｏｎｏｎｌｉｎｅａｒｐｒｏｂｌｅｍ.Ｉｎ§5ｗｅｇｉｖｅｓｏｍｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｓ.Ｔｈｅｎｔｈｅｗｈｏｌｅ§6ｉｓｄｅｖｏｔｅｄｔｏｔｈｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆｅｎｅｒｇｙｅｓｔｉｍａｔｅｓ.Ｉ…     

一种新的海洋波被发现

美国与墨西哥的地球物理学家Ｒ .Ｂｕｌｔｅｒ和Ｃ .Ｌｏｍｎｉｔ博士最近在夏威夷 2号观测台发现了一种新的海洋波 ,这个观测台是放置在夏威夷与加利福尼亚州之间的海底 ,它能观测与记录各种类型的海洋波 .通常海洋中存在着两种海洋波 ,一种是声波 ,在水中的声波其作用原理是与在空气中的声波一样 ,即由不断更替的膨胀压缩运动所形成的纵波 ,只是其速度是由波在水中传播的快慢决定 .另一种是由地震引发的在地球表面附近传播的瑞利波 ,它一般是在地壳下的沉积层内沿着运动的水平与垂直方向传播的横波 .2 0 0 0年 6月在太平洋海底约 10公里处…     

巧用多媒体计算机做物理实验

在物理教学中，我们通常用多媒体计算机来模拟一些物理实验和处理一些实验数据．其实它也是一种很好的物理实验工具，因为多媒体计算机集成了声、光、电等设备，因此利用它可以完成或辅助完成一些声、光、电等的物理实验．     

Modulational instability of a weakly relativistic ion acoustic wave in a warm plasma with nonthermal electrons

An investigation has been made of modulational instability of a nonlinear ion acoustic wave in a weakly relativistic warm unmagnetized nonthermal plasma whose constituents axe an inertial ion fluid and nonthermally distributed electrons. Up to the second order of the perturbation theory, a nonlinear Schr~dinger type (NST) equation for the complex amplitude of the perturbed ion density is obtained. The coefficients of this equation show that the relativistic effect, the finite ion temperature and the nonthermal electrons modify the condition of the modulational stability. The association between the small-wavenumber limit of the NST equation and the oscillatory solution of the Korteweg-de Varies equation, obtained by a reductive perturbation theory, is satisfied.     

声波干涉演示实验的探讨

从波的叠加原理和波的干涉条件出发对纵波的干涉问题进行了分析，在此基础上对声波干涉实验的关键、方法及注意事项做了讨论。