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非线性对大气介质中阵列聚焦声场分布影响的研究

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吕君, 赵正予, 张援农, 周晨. 2010: 非线性对大气介质中阵列聚焦声场分布影响的研究, 物理学报, 59(12): 8662-8668.
引用本文: 吕君, 赵正予, 张援农, 周晨. 2010: 非线性对大气介质中阵列聚焦声场分布影响的研究, 物理学报, 59(12): 8662-8668.
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Lü Jun, Zhao Zheng-Yu, Zhang Yuan-Nong, Zhou Chen. 2010: Influence of nonlinearity on focused acoustic field of array in atmosphere, Acta Physica Sinica, 59(12): 8662-8668.
Citation: Lü Jun, Zhao Zheng-Yu, Zhang Yuan-Nong, Zhou Chen. 2010: Influence of nonlinearity on focused acoustic field of array in atmosphere, Acta Physica Sinica, 59(12): 8662-8668.
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非线性对大气介质中阵列聚焦声场分布影响的研究

  • 武汉大学电子信息学院,武汉,430079

Influence of nonlinearity on focused acoustic field of array in atmosphere

  • 摘要: 基于时域有限差分算法将大气中近似到二阶微小项的非线性声波波动方程进行离散化,得到了模拟采用的差分波动方程.在此基础上,数值模拟了初始声压强弱不同的5个点声源组成的线阵列垂直或斜向辐射的连续正弦波在大气中传播时二维声场的分布情况.将线性条件下的模拟结果与非线性条件下的模拟结果进行比较后发现:弱非线性会对声场的分布和阵列聚焦增益产生一定的影响,使声场分布波形比线性条件下的声场分布波形更加靠近阵列,聚焦效果变差;强非线性会使波形发生更严重畸变,这是由于产生了基频以外的其他频率声波引起的;非线性对斜向传播时声场分布的影响与垂直传播时的影响效果基本相同,但由于斜向辐射时的声波几何扩展造成的轴向声压衰减要大于垂直辐射时的轴向声压衰减,因此聚焦增益和强非线性的影响都将小于垂直辐射时的情况.
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出版历程
  • 刊出日期:  2010-12-30

非线性对大气介质中阵列聚焦声场分布影响的研究

  • 武汉大学电子信息学院,武汉,430079

摘要: 基于时域有限差分算法将大气中近似到二阶微小项的非线性声波波动方程进行离散化,得到了模拟采用的差分波动方程.在此基础上,数值模拟了初始声压强弱不同的5个点声源组成的线阵列垂直或斜向辐射的连续正弦波在大气中传播时二维声场的分布情况.将线性条件下的模拟结果与非线性条件下的模拟结果进行比较后发现:弱非线性会对声场的分布和阵列聚焦增益产生一定的影响,使声场分布波形比线性条件下的声场分布波形更加靠近阵列,聚焦效果变差;强非线性会使波形发生更严重畸变,这是由于产生了基频以外的其他频率声波引起的;非线性对斜向传播时声场分布的影响与垂直传播时的影响效果基本相同,但由于斜向辐射时的声波几何扩展造成的轴向声压衰减要大于垂直辐射时的轴向声压衰减,因此聚焦增益和强非线性的影响都将小于垂直辐射时的情况.

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