氣動(dòng)聲學(xué)基礎(chǔ)

內(nèi)容概要

　　本書從聲學(xué)的基本理論出發(fā)，論述了聲波的產(chǎn)生、發(fā)射、傳播和接收的基本原理，尤其對(duì)空氣動(dòng)力聲的產(chǎn)生機(jī)理做了詳細(xì)的敘述，并重點(diǎn)介紹了流動(dòng)物體的噪聲產(chǎn)生機(jī)理，以及旋轉(zhuǎn)葉片噪聲、噴流噪聲和聲爆的預(yù)測方法?！稓鈩?dòng)聲學(xué)基礎(chǔ)》將國內(nèi)外有關(guān)航空聲學(xué)的最新研究成果整理成氣動(dòng)聲學(xué)的基本原理，可作為航空航天院校的本科生和研究生教材，也可作為航空航天、動(dòng)力裝置、環(huán)境保護(hù)等方面的工程技術(shù)人員的參考用書。

書籍目錄

第1章 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)與流體力學(xué)基本方程
1．1 梯度算子及其相關(guān)公式
1．1．1 梯度與梯度算子
1．1．2 散度
1．1．3 旋度
1．1．4 拉普拉斯算子
1．1．5 物質(zhì)導(dǎo)數(shù)
1．1．6 梯度算子的幾個(gè)運(yùn)算公式
1．2 張量初步
1．2．1 指標(biāo)與勒維一契維塔(levi—civita)張量
1．2．2 張量與度量
1．2．3 曲線坐標(biāo)系
1．3 傅里葉變換
1．4 流體運(yùn)動(dòng)的描述方法
1．5 高斯定理
1．6 體積分的物質(zhì)導(dǎo)數(shù)
1．7 連續(xù)方程
1．8 運(yùn)動(dòng)方程
1．9 能量方程
第2章 彈性體振動(dòng)學(xué)
2．1 弦的振動(dòng)
2．1．1 弦的振動(dòng)方程
2．1．2 弦振動(dòng)方程的駐波解
2．1．3 弦振動(dòng)的傳播方向和傳播速度
2．1．4 弦振動(dòng)的能量
2．2 棒的振動(dòng)
2．2．1 棒的縱振動(dòng)方程
2．2．2 棒的縱振動(dòng)一般規(guī)律
2．2．3 棒的橫振動(dòng)方程
2．2．4 棒橫振動(dòng)的一般規(guī)律
2．3 膜的振動(dòng)
2．3．1 膜的振動(dòng)方程
2．3．2 圓膜對(duì)稱振動(dòng)的一般解
2．3．3 圓膜對(duì)稱自由振動(dòng)的一般規(guī)律
2．3．4 圓膜振動(dòng)的等效集中參數(shù)
2．3．5 圓膜的強(qiáng)迫振動(dòng)
2．4 板的振動(dòng)
2．4．1 板的振動(dòng)方程
2．4．2 周界鉗定圓形板對(duì)稱振動(dòng)的一般規(guī)律
2．4．3 圓板振動(dòng)的等效集中參數(shù)
第3章 聲波的基本特性
3．1 理想流體媒質(zhì)中的聲波方程
3．1．1 聲波的基本概念
3．1．2 理想流體媒質(zhì)的假設(shè)
3．1．3 理想流體媒質(zhì)的三個(gè)基本方程
3．1．4 小振幅聲波的波動(dòng)方程
3．1．5 三維空間的聲波方程
3．1．6 聲波作用下流體質(zhì)點(diǎn)速度的性質(zhì)
3．2 平面波聲場的基本性質(zhì)
3．2．1 平面波聲場的一般解
3．2．2 聲波在媒質(zhì)中的傳播方向
3．2．3 聲傳播中的聲阻抗和媒質(zhì)的特性阻抗
3．2．4 聲場中的能量關(guān)系
3．2．5 聲功率和聲強(qiáng)
3．3 聲波的反射、折射和透射
3．3．1 聲學(xué)邊界及聲學(xué)邊界條件
3．3．2 平面波垂直入射時(shí)的反射和透射
3．3．3 平面波斜入射時(shí)的反射和折射
3．4 聲波的干涉
3．4．1 線性聲場的聲波疊加原理
3．4．2 駐波
3．4．3 聲波的相干性
第4章 流體動(dòng)力聲源
4．1 流體動(dòng)力聲源的分類
4．2 脈動(dòng)球源(單極子聲源)
4．2．1 脈動(dòng)球源聲場
4．2．2 聲場對(duì)脈動(dòng)球源的反作用
4．2．3 單極子聲源·．
4．2．4 包含質(zhì)量源的非齊次聲波波動(dòng)方程及其聲場解
4．2．5 線性聲場的疊加原理
4．2．6 格林函數(shù)
4．2．7 聲場互易原理
4．3 起伏力源(偶極子聲源)
4．3．1 振動(dòng)球源所致的聲場
4．3．2 聲場對(duì)振動(dòng)球源的反作用
4．3．3 力點(diǎn)源與偶極子聲源
4．3．4 包含力源的非齊次聲波波動(dòng)方程及其聲場解
4．4 四極子聲源
4．4．1 四極子聲源所致的聲場
4．4．2 lighthill方程
4．5 非齊次聲波波動(dòng)方程
4．5．1 含源流體體積元的物理學(xué)基本方程
4．5．2 非齊次聲波波動(dòng)方程的一般形式
4．6 典型的流體動(dòng)力聲源
4．6．1 非定常來流所致運(yùn)動(dòng)物體表面的偶極子聲源
4．6．2 流動(dòng)誘導(dǎo)空腔所致的聲波
4．6．3 激波干涉所致的聲波
4．6．4 邊緣音
4．7 運(yùn)動(dòng)聲源
4．7．1 運(yùn)動(dòng)聲源的聲場
4．7．2 運(yùn)動(dòng)聲源的多普勒效應(yīng)
第5章 旋轉(zhuǎn)葉片噪聲
5．1 fw-h聲波波動(dòng)方程
5．2 farassat關(guān)于fw-h方程中面聲源的時(shí)域解
5．2．1 動(dòng)坐標(biāo)下fw-h方程時(shí)域解的推遲時(shí)間公式
5．2．3 固定坐標(biāo)下fw-h方程時(shí)域解的消失球積分公式
5．3 直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)噪聲的時(shí)域分析
5．3．1 直升機(jī)旋翼旋轉(zhuǎn)噪聲的聲壓計(jì)算公式
5．3．2 聲壓計(jì)算公式中被積函數(shù)的所在位置
5．3．3 推遲時(shí)間方程的求解
5．3．4 計(jì)算方法及流程圖
5．4 旋轉(zhuǎn)噪聲預(yù)測的諧波法
5．4．1 定常槳葉載荷下的旋轉(zhuǎn)噪聲
5．4．2 前飛時(shí)定常槳葉載荷下的旋轉(zhuǎn)噪聲
5．4．3 周期性非定常槳葉載荷下的旋轉(zhuǎn)噪聲
5．4．4 厚度噪聲
5．4．5 寬帶噪聲
第6章 噴流噪聲
6．1 湍流的基本概念
6．1．1 湍流的定義
6．1．2 湍流速度分量的二階相關(guān)
6．1．3 噴流的湍流結(jié)構(gòu)
6．2 噴流噪聲預(yù)測方法
6．2．1 lshthill關(guān)于非齊次波動(dòng)方程解的描述形式
6．2．2 固定坐標(biāo)系下預(yù)測噴流噪聲的計(jì)算公式
6．2．3 動(dòng)坐標(biāo)系下預(yù)測噴流噪聲的計(jì)算公式
6．3 聲波與氣流的相互作用
第7章 聲爆
7．1 擾動(dòng)波形的非線性畸變
7．2 聲爆強(qiáng)度
7．2．1 小擾動(dòng)線化方程及其解
7．2．2 超聲速細(xì)長旋成體小擾動(dòng)的線化方程及其解
7．2．3 修正的小擾動(dòng)線化理論
7．3 大氣條件和飛機(jī)機(jī)動(dòng)飛行對(duì)聲爆的影響
第8章 渦聲理論
8．1 渦聲方程
8．1．1 powell渦聲方程
8．1．2 聲波在無旋平均流中的傳播
8．1．3 howe方程
8．2 渦聲方程的求解與能量轉(zhuǎn)化
8．2．1 渦聲方程的求解
8．2．2 渦聲轉(zhuǎn)換的能量關(guān)系
8．3 理想流體中二維渦的運(yùn)動(dòng)與產(chǎn)生的聲
8．3．1 周線動(dòng)力學(xué)
8．3．2 二維渦變形和運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的聲
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   第3章 聲波的基本特性 人之所以能通過聽覺神經(jīng)感受到聲音的存在，是由于當(dāng)?shù)乜諝饷劫|(zhì)中一個(gè)隨時(shí)間變化的聲壓作用到人耳的結(jié)果。聲壓就是空氣媒質(zhì)中的壓力在聲波作用下產(chǎn)生的相對(duì)于未擾動(dòng)時(shí)大氣壓的逾量壓強(qiáng)。也就是說，聲壓是空氣媒質(zhì)中的壓力扣除當(dāng)?shù)卮髿鈮褐蟮哪莻€(gè)脈動(dòng)壓力部分。而聲場就是指一個(gè)存在聲壓的空氣媒質(zhì)空間。顯然，聲場中各個(gè)位置上的聲壓大小會(huì)隨著它距聲源或聲波反射邊界位置的不同而不同。因此，聲場中的聲壓既是空間位置的函數(shù)又是時(shí)間的函數(shù)，可用p（x，t）表示。本章將討論流體媒質(zhì)中業(yè)已存在的聲波的傳播以及它在傳播過程中的基本特性。 3.1理想流體媒質(zhì)中的聲波方程 3.1.1聲波的基本概念 1.聲壓、聲壓級(jí) 在經(jīng)典聲學(xué)中，聲波的產(chǎn)生可以解釋為固體表面的振動(dòng)傳遞到流體中的結(jié)果。如圖3—1—1所示，當(dāng)彈性體中的振動(dòng)波傳播到其邊界時(shí)，其表面面元dS的位移就會(huì)使與其相鄰的流體（體積元A）受到壓縮或膨脹（密度增加或減少，壓力增加或減少），從而使體積元A內(nèi)的流體壓力與相鄰未擾動(dòng)體積元B的流體壓力間存在壓力差，且在它的作用下，使其相鄰的體積元B受到壓縮或膨脹；接下來由于體積元B內(nèi)的流體壓力與相鄰未擾動(dòng)體積元C的流體壓力間存在壓力差……這樣就使得振動(dòng)波在流體中由近及遠(yuǎn)地傳播出去。這種在流體中由近及遠(yuǎn)傳遞的疏密波就是聲波。顯然，聲波是一種傳播方向與其流體體積元振動(dòng)方向同向的縱向疏密波。 聲壓作為流體媒質(zhì)相對(duì)于未擾動(dòng)氣壓的逾量壓強(qiáng)可以表示為 式中：P（x，t）為當(dāng)?shù)亓黧w媒質(zhì)于t時(shí)刻的瞬時(shí)氣壓；P0為當(dāng)?shù)亓黧w媒質(zhì)在未受聲波擾動(dòng)時(shí)的氣壓。 聲場中的聲壓在某一時(shí)刻的聲壓值p（x，t）稱為瞬時(shí)聲壓。在一個(gè)給定時(shí)間T內(nèi)，對(duì)瞬時(shí)聲壓的平方取時(shí)間平均的均方根值稱為有效聲壓，即 由于人們?nèi)粘Ｉ钪兴牭铰曇舻穆晧褐涤蚝軐挘?×10～Pa～2×102Pa），且人的聽覺神經(jīng)對(duì)聲壓大小的敏感程度與其大小的對(duì)數(shù)成正比，所以衡量聲壓的大小常用聲壓級(jí)。聲壓級(jí)可以定義為流體媒質(zhì)中當(dāng)?shù)氐挠行晧旱钠椒脚c人耳可聽閾聲壓的平方（pref=2×10—5Pa）的比值取對(duì)數(shù)的無量綱值乘以10的結(jié)果，即 式中，采用有效聲壓的平方是因?yàn)槁晧旱木街蹬c聲波的能量或功率相對(duì)應(yīng)，所以用它來評(píng)價(jià)聲波的強(qiáng)度。聲壓級(jí)的單位為分貝，記為dB。 由式（3—1—2）可知，聲壓增大1倍，聲壓級(jí)增加6dB。為了對(duì)聲壓級(jí)有個(gè)粗略的數(shù)量概念，這里舉一些典型的例子。人耳對(duì)頻率為lkHz的聲音的可聽閥（人耳能聽見的最微弱的聲音）為pe=2×10～Pa，0dB；寂靜的林中微風(fēng)吹樹葉的聲音約為pe：2×10—4Pa，20dB；商場中的喧鬧聲約為pe=0.2Pa，80dB；震耳欲聾的聲音約為pe=20Pa，120dB；飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)附近5m處的聲音約為pe=200Pa，140dB。

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