声波幅度对有限振幅声波传播畸变的影响

来源：江苏大学学报·自然科学版杂志2016年第6期北京时间：

作者：兰朝凤1,2,隋雪梅2,韩闯3,郭小霞2,李凤臣1

单位：1. 哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001; 2. 哈尔滨理工大学 电气与电子工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080; 3. 哈尔滨理工大学 测控技术与通信工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080

摘要：为确定声波的非线性传播特性,采用理论与试验相结合的方式对单列声波与两列声波传播的畸变现象进行研究.依据黎曼厄恩肖与Bessel-Fubini解理论给出了单列声波的传播方程,仿真研究了非线性传播过程中产生的各阶谐波曲线,试验观测了单列声波非线性效应与声波幅值的阈值关系;采用Burgers方程给出了两列声波发生非线性相互作用后声波非线性累积速度与间断点处声波梯度的数学解析式,仿真分析了声波传播过程中非线性累积速度、跃变梯度与声波幅值比的关系曲线.结果表明,当声波在介质中以非线性效应传播时,非线性传播特性具有累积效应;初始相位差为0或π的两列声波发生非线性相互作用时,非线性累积速度、间断点处声波跃变梯度与声波幅值比存在逐渐减小或逐渐增大的趋势;当幅值比增大到某一个固定值时,随幅值比的继续增大,声波的非线性累积速度与跃变梯度均趋于恒定值.

关键词：非线性传播, 有限振幅, 声波幅值, 波形畸变, 累积速度

基金资助：<p>黑龙江省自然科学基金青年基金资助项目（QC2015082）; 国家自然科学基金青年基金资助项目（61601149）</p>