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《含气泡液体中声传播的解析解及其强非线性声特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、含气泡液体中声传播的解析解及其强非线性声特性赵晓亮朱哲民周林杜功焕南京大学近代声学国家重点实验室南京!∀∀#∃%!##&年!∀月!#日收到摘要声波在含气泡的液体中传播时,气泡的受迫振动会引起强的声散射,并且由于振动的非线性,使得气泡产生的次级波不仅含有基频成分,而且还会有高次谐波∋本文从理论上描述了气泡个数随尺寸大小有一定分布时液体中声波的传播,给出了声波的一阶声压和二阶非线性声压的解析表达式∋并给出了含气泡液体的等效非线性声参数∋∋()∗的计算公式理论计算与己有的实验观测符合较好文中对含气泡水的声速和声衰减等特
2、性也进行了讨论∋关钮词含气泡水,声传播,非线性声参量()∗∗+,−./01,−2131405/06+67,1683/01915465,;,/06+0+,<8<<−.,:−0=802,+20/33/46+;+6+−0+1,40/.>?,6≅0,6−0,+;>?8>?1Α0+>?68Χ0+Φ8Γ6+;?8,+4/,/1Χ,<64,亡。67人76214+∗1683亡Δ,,+,+3Β母理Ε3Η+ΔΔ;Ι+Δ:143室/.,Η+Δ0;!∀∀#∃%∗<3/4,1/∗+,+,−./01,−Α621−!ϑ;0:1+/6213140
3、<1/?15465,;,/06+67,+,1683/019,:10,8,/16+,+33,813114,+4,,3/48/06+∋1+,1+/,+−0=02/?/0Α−−<<<−90/?/020−200<Κ?782Α−,+2/?13116+264214+6+−0+1,49,:1Λ4133841!ϑ1,−18−,/12∋Κ?11711/0:1+6+一−0+1,40/.Λ,4,1/14()∗67/?03−0=802一<8<<−1Α0Μ/841!ϑ;0:1+∋Ν6Α,4036+3<1/911+/?11,18,ΟΑΛ−−∋/
4、06+3,+21ΜΛ140Α1+/3?69/?,//?1Α621−1Μ5−,0+3/?11Μ03/0+;1ΜΛ140Α1+/33,/037,1/640−.318336+36+1368+,1+8,6+,+31436+,∋Φ00/?2///02205041,−3654131+/12Β1.96423(8<<−.−0=心2,Π,:1Λ46Λ,;,/06+,Η6+−0+1,40/.Λ,4,Α1/14()∗∋!引言如,气泡作为一个强的散射源,生物医学超声领域里已经利用它对某些生物组织如血管%进,,行超Σ,众所周知液体中如果混有
5、气泡由于空声成象Θ−Ρ另外含气泡水具有强的声衰气与液体的声阻抗以及声压缩特性等有明显不减和声色散等特性,国际上一直在研究利用这同,往往会导致媒质声学性质的显著改变∋例些性质对海洋进行实时监测,以便实现远距离国家自然科学基金部分资助项目!&卷Τ期!###%气象预测ΘΥ,∃ςΣ而气泡的共振振动又会导致强衰减等特性也一并给出。的声非线性,水声领域里已开始研究用来提高,声参量阵的发射效率陈’ϑΡ工程中也在用它来理论推导检测气泡的存在和气泡的大小。同由于气泡的强非线性在造影剂方面的新的应用,特别是人∋!基本方程。们对Μ利用其
6、二次谐波对血流进行超声多普勒成考虑声波沿方向传播的一维情形如果,Τ一,像的兴趣日益盎然Ω3Ρ国内外对含气泡水忽略纯水本身的非线性及粘滞耗散而着重讨的声学特性的研究再度成为一个令人瞩目的热论气泡的存在对声场的影响,则含气泡水的二。,∴‘点阶非线性方程可以表示为Θ−6ς,+有关声波在含气泡水中传播的理论Ξ,!,>Λ,>>+,1+,甲5一]Λ“!%Π0Δ;,42最先提出混合媒质的概念并导1若口/>万王百∋出了气泡一液体混合物的声波运动方程Θ∀!,、其中Λ为混合媒质中声波的声压Λ。Ε。分Ν6ΑΑ,+214和5463Λ140
7、//0进一步发展了这一别为水的密度和声速,>为混合媒质单位体积理论并讨论了线性压力波在含气泡水中的传播。。可是,里气体的体积含量Ψ−∀Ρ他们的理论并没有给出声压场的,设在水中气泡的数目随其半径大小是以函解析表达式而且其讨论也限于一阶线性声场,。。。数+[2[的情况ΠΙ和>?8于!##!年测量了气泡%分布的+[∀%表示平衡半径在[。和[6⊥2[_之间单位体积混合媒质内气处于共振状态时的含气泡水中的强二次谐波声。,‘!,泡的数目Ξ[6%为单个气泡的瞬时体积压Ως并估计了混合物的等效非线性声参量,。。,Ξ∀[6%为
8、气泡的平衡体积则气泡在声波激励()∗%达!∀Ζ一!∀ϑ为解释这一现象他们提,。。‘,下作受迫振动时Ξ[%]Ξ∀[6%⊥Ξ[6%出了一种物理模型即气泡在声波驱动下作径。向受迫振,其中Ξ’[∀%为气泡的体积增量于是动并处于共振状态气泡壁的运动遵一。循[盯−10;?5−1331/方程这种强非线性振动又Υ一Ξ‘[。·“[。,‘[6,成为辐射
