本书系统介绍了流体介质中声波的激发、传播、接收和调控的基本原理和分析方法。主要内容包括：理想流体中声波的基本性质；声波的辐射、散射和衍射；管道和腔体中的声场；非理想介质中的声波；层状和运动介质中的声传播以及有限振幅声波的传播及其物理效应。
本书分上下两卷，上卷第1～4章，下卷第5～10章。
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(下卷)
第5章 腔体中的声场 579
5.1 简正模式理论 579
5.1.1 刚性壁面腔体的简正模式和展开 579
5.1.2 阻抗壁面腔体的简正模式 583
5.1.3 阻抗壁面腔体中声波方程的频域解 587
5.1.4 阻抗壁面腔体中声波方程的时域解 589
5.1.5 不规则腔体中声场的模式展开方法 593
5.1.6 腔内声场与壁面振动的耦合 596
5.2 规则形腔中的简正模式 599
5.2.1 刚性壁面的矩形腔和模式的简并 600
5.2.2 阻抗壁面的矩形腔和模式的衰减 605
5.2.3 刚性和阻抗壁面的球形腔 607
5.2.4 刚性和阻抗壁面的圆柱形腔 610
5.2.5 简正模式的微扰近似方法 615
5.2.6 不规则腔体的变分近似方法 624
5.3 高频近似和扩散声场 629
5.3.1 腔内的稳态和瞬态声场 629
5.3.2 扩散声场的基本特性和统计方法 633
5.3.3 扩散场中声压的空间相关特性 642
5.3.4 扩散声场中界面的声吸收和透射 645
5.3.5 扩散体和Schroeder扩散体 649
5.3.6 长房间的声场分布问题 658
5.4 低频近似和Helmholtz共振腔 663
5.4.1 封闭腔的低频近似和Helmholtz共振腔 663
5.4.2 高阶模式引起的共振频率管端修正 666
5.4.3 无限大障板上的Helmholtz共振腔及管端修正 670
5.4.4 障板上的Helmholtz共振腔阵列 674
5.4.5 自由场中的Helmholtz共振腔及管端修正 680
5.4.6 黏滞和热传导的影响 683
5.5 二个腔的耦合 687
5.5.1 腔耦合的声场激发和活塞辐射近似 687
5.5.2 腔耦合的简正频率和模式 693
5.5.3 扩散场近似腔的耦合和隔声测量 697
5.5.4 两个低频近似腔的耦合 704
5.5.5 封闭腔中的Helmholtz共振腔 706
第6章 非理想流体中声波的传播和激发 709
6.1 黏滞和热传导流体中的声波方程 709
6.1.1 黏滞流体的本构方程 709
6.1.2 黏滞和热传导流体中的守恒定律和声波方程 713
6.1.3 等温声速和等熵声速 719
6.1.4 能量守恒关系和能量密度 722
6.1.5 边界条件和运动体积的守恒定律 724
6.2 耗散介质中声波的传播和散射 730
6.2.1 无限大耗散介质中的平面波模式 730
6.2.2 声学边界层理论及声边界条件 735
6.2.3 边界层的声能量损失 740
6.2.4 刚性边界上平面波的反射 741
6.2.5 耗散介质中微球的散射 744
6.3 管道和狭缝中声波的传播和耗散 751
6.3.1 粗圆管中平面波的传播和衰减 751
6.3.2 毛细管中平面波的传播和微穿孔材料 756
6.3.3 微穿孔板的共振吸声及共振频率 763
6.3.4 狭缝中平面波的传播和衰减 771
6.3.5 热声效应和热声致冷 773
6.4 黏滞和热传导对声辐射的影响 779
6.4.1 黏滞介质中的多极展开 779
6.4.2 平面声源以及活塞辐射的柱函数表示 782
6.4.3 球面声源和“小”球面声源 787
6.4.4 一般尺度声源以及标量势和矢量势 791
6.5 流体和生物介质中声波的衰减 795
6.5.1 经典衰减和经典衰减公式 796
6.5.2 分子弛豫衰减理论和声波方程 797
6.5.3 生物介质中的声衰减和时间分数导数 801
6.5.4 含有分数Laplace算子的声波方程 807
6.5.5 Kramers-Kronig色散关系 810
第7章 层状介质中的声波和几何声学 815
7.1 平面层状波导 815
7.1.1 单一均匀层波导中的简正模式和截止频率 815
7.1.2 点源单频激发和镜像反射形式的解 819
7.1.3 Pekeris波导中的简正模式和Airy波 823
7.1.4 Pekeris波导中声波的单频激发 831
7.1.5 阻抗型边界的层状波导 834
7.2 连续变化平面层状介质 839
7.2.1 连续变化介质平面波导 839
7.2.2 线性变化波导和Airy函数 843
7.2.3 浅海平面波导 847
7.2.4 大气中点源激发的声场 849
7.2.5 平面波的反射和透射 853
7.3 WKB近似方法 859
7.3.1 WKB近似理论和近似条件 859
7.3.2 转折点附近的解和高阶转折点 862
7.3.3 渐近匹配方法 865
7.3.4 连续变化层状波导的WKB近似解 870
7.3.5 转折点波导中声波的激发 873
7.4 几何声学近似 876
7.4.1 程函方程和输运方程 876
7.4.2 Fermat原理和Hamilton形式 881
7.4.3 平面层状介质中的声线 883
7.4.4 射线管的能量守恒 887
7.4.5 圆弧焦散线附近的声场 889
7.5 径向分布介质中的声传播 891
7.5.1 径向连续分布介质中的声线方程 891
7.5.2 幂次分布结构中的声线和声黑洞 894
7.5.3 基于波动方程的严格解 897
7.5.4 Gauss声束入射时空间声场的分布 902
7.5.5 球坐标中径向分布的折射率 905
第8章 运动介质中的声传播和激发 910
8.1 匀速运动介质中的声波 910
8.1.1 匀速流动介质中的波动方程和速度势 910
8.1.2 平面声波的反射和透射以及边界条件 914
8.1.3 无限大空间中频域Green函数 918
8.1.4 管道中声波的传播以及主波的衰减 925
8.1.5 均匀流管道中的Green函数 929
8.1.6 能量守恒、流反转定理和修正的互易原理 931
8.2 运动声源激发的声波 938
8.2.1 亚音速匀速运动和Lorentz变换 939
8.2.2 超音速匀速运动 943
8.2.3 针状物超音速运动产生的场 948
8.2.4 运动声源的辐射功率 952
8.2.5 非匀速运动的声源 957
8.3 非均匀流动介质中的声波 959
8.3.1 无旋流介质中的等熵声波和能量守恒 959
8.3.2 分层流介质中的声波和点质量源激发 964
8.3.3 径向分布的轴向流介质中的波动方程 968
8.3.4 非稳定流动介质中的近似波动方程 969
8.3.5 缓变稳定流动介质中的几何声学 972
8.3.6 缓变非稳定流动介质的几何声学 976
8.4 湍流产生的声波 982
8.4.1 Lighthill理论和八次方定律 982
8.4.2 固定界面的声散射和Curle方程 986
8.4.3 运动界面的声散射和FW-H方程 988
8.4.4 广义Lighthill理论及其积分解 995
8.4.5 气流噪声的谱分布以及平均流的作用 998
8.4.6 漩涡产生的声波 1000
第9章 有限振幅声波的传播 1008
9.1 理想介质中的有限振幅平面波 1008
9.1.1 等熵流中的简单波以及非等熵过程 1008
9.1.2 冲击波的形成以及间断面的不连续性 1014
9.1.3 Bessel-Fubini解和Blackstock桥函数 1017
9.1.4 Fenlon解以及声波对声波的抑制 1021
9.1.5 复合波声场和Riemann不变量 1025
9.2 黏滞和热传导介质中的有限振幅波 1027
9.2.1 非线性方程的微扰展开 1027
9.2.2 一维有限振幅行波及Burgers方程 1034
9.2.3 Burgers方程的Fay解和N型激波解 1037
9.2.4 有限振幅球面波和柱面波 1042
9.2.5 Westervelt方程和声压场的Burgers方程 1045
9.2.6 微扰的重整化解和多尺度微扰展开 1047
9.3 色散介质中的有限振幅波 1052
9.3.1 弛豫介质中的有限振幅平面波 1052
9.3.2 球或柱坐标下的广义Burgers方程 1059
9.3.3 管道中的有限振幅平面波 1060
9.3.4 生物介质中含有分数导数的Burgers方程 1064
9.3.5 含气泡液体中的有限振幅波及强非线性 1065
9.4 有限振幅声束的传播 1073
9.4.1 不同介质中的KZK方程 1074
9.4.2 准线性理论及Gauss束非线性声场 1076
9.4.3 参量阵理论及低频定向声束 1086
9.4.4 非线性自解调效应 1092
9.4.5 二级近似下的强非线性声束 1094
第10章 有限振幅声波的物理效应 1096
10.1 声辐射压力和声悬浮 1096
10.1.1 声辐射应力张量和声辐射压力 1096
10.1.2 声喷泉效应 1101
10.1.3 刚性小球的声悬浮 1104
10.1.4 可压缩球的声悬浮 1109
10.1.5 入射Gauss束的声悬浮 1112
10.2 声流理论 1115
10.2.1 Eckart理论及其修正 1116
10.2.2 Nyborg声流理论 1123
10.2.3 刚性平面界面附近的声流 1127
10.2.4 刚性小球附近的微声流 1131
10.3 声空化效应 1135
10.3.1 液体的空化核理论 1136
10.3.2 不可压缩液体中气泡的振动 1138
10.3.3 可压缩液体的Trlling模型 1143
10.3.4 可压缩液体的Keller-Miksis模型 1145
10.3.5 气泡振动分析 1148
10.4 热效应和高强度聚焦超声 1152
10.4.1 非生物介质中的温度场方程 1152
10.4.2 温度场的Green函数解 1155
10.4.3 生物介质中的温度场方程 1158
10.4.4 生物传热的Pennes方程及其解析解 1160
主要参考书目(上下卷) 1164
附录 1166
附录A 常见物体的声参数 1166
附录B 矢量场的运算 1167
附录C 球和柱坐标中的本构关系 1170
附录D 张量运算公式 1171
附录E 特殊函数的常用公式 1173
附录F 热力学关系 1175
附录G 英汉人名对照 1175
索引(上下卷) 1177
《现代声学科学与技术丛书》出版书目
(上卷)
第1章 理想流体中声波的基本性质
第2章 无限和半无限空间中声波的辐射
第3章 声波的散射和衍射
第4章 管道中的声传播和激发
京公网安备 11010102004214号