介质运动参数对声波非线性作用影响研究

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随着非线性声学在越来越多的领域中展开了实际应用,使得人们对非线性声学理论研究更加深入。由于声音的传播离不开介质,在自然界中介质大多数是运动的,比如流动的空气、海水等,这使得在实际应用非线性声学相关理论时,不得不考虑介质运动造成的影响。本文在假设介质具有均匀流速的前提下,从流体力学基本方程组出发,推导得到了匀速运动介质中的非线性声波动方程,并利用时域有限差分算法相关理论对该方程进行离散化处理,从而得到了声波在运动介质中的差分方程。然后分析了差分方程所需要满足的稳定性及收敛性条件,并确定吸收边界类型进行声场模拟。针对有限振幅波的传播问题,本文对单频声波的传播以及两列声波的传播进行研究。分析了单频声波在运动介质传播过程中吸收效应对非线性效应的影响,并通过对比分析了静止介质与运动介质中高次谐波的声压的变化情况。对于两列声波间的相互作用,讨论了声源频率对差频波与和频波的声场特性的影响,并对比分析在介质具有不同流速的情况下,差频波声场的分布特性。
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