材料的声学.ppt

文档介绍：材料的声学
声学基础
声波:机械振动状态在介质中传播形成的波动形式
分类:
<20Hz声波—次声
>20kHz声波—超声
20Hz~20kHz声波—音频声
流体介质:纵波(pressional Wave)
固体介质:纵波、横波(切变波 Shear Wave)
声学基础
声振动作为基本物理现象应满足:牛顿第二定律(运动方程);能量守恒定律(连续方程)和绝热压缩定律(物态方程)
由此推出声波方程: 压强,物态密度以及体积之间的关系方程
声压 p 质点速度 v 密度(变化)
1 声波描述
声压(标量):声波扰动引起介质压强的变化量

声场:声波所波及的空间
位移(矢量):介质质点离开其平衡位置的距离
振速(矢量):介质流速或介质质点运动速度的变化量
1 声波描述
密度改变量:
压缩量:介质密度的相对变化量
描述声场,通常采用上述各物理量的时空分布函数?
2 波动方程
假设条件
1. 介质静止、均匀、连续的:在波长距离上,声学特性保持不变。
2. 介质是理想流体介质:忽略粘滞性和热传导性。
3. 小振幅波:各声学量是一阶小量。
连续性方程(质量守恒定律)
介质流入体元的净质量等于密度变化引起的体元内质量的增加:
状态方程(绝热压缩定律)
介质的压缩和膨胀过程是绝热过程:
绝热压缩系数:单位压强变化引起体积相对变化。
牛顿方程:介质的运动方程
2 波动方程
运动方程(牛顿第二定律)
波动方程
波动方程的通解:
前一项为入射波,后一项为反射波
声音船体涉及能量的传递:单位体积内传播的能量称为声能密度:
单位面积上的能量称为声强:
声强和声压的变化:
三种表示方法
直角坐标分量表示
直观,繁琐
矢量方程
普适,难度
简写方式
简洁,依赖坐标系