水中声波非线性相互作用的声吸收声研究

杨德森，兰朝凤，时胜国，江 薇

(哈尔滨工程大学 水声技术国防科技重点实验室，哈尔滨 150001)

单列小振幅声波在线性介质中传播，除相位变化和振幅衰减之外，波形并不发生变化，但当声雷诺数增大，声波的传播规律会偏离线性声学规律，不满足叠加原理，此时介质中除基波频率成分外，还会产生各阶谐波和其它频率成分的声波，结果是波形逐渐畸变，基波部分转移到谐波或其它频率成分上去，导致基波能量减小。近年来多列声波的相互作用引起了很多学者的关注。黎曼-厄恩［1-2］针对流体中的一维非线性波给出了严格声波解，之后贝塞尔进行修改，给出了声波传播基波的幅度显式解，Fenlon［3-4］对此解引入多频声波相互作用，指出如果适当控制两列声波的初始位相和振幅，就可能在某些接收点上抑制有限振幅声波产生的多阶谐波，从而使其传播畸变有明显的降低。文献［5-6］讨论了大振幅的低频声波与高频弱声的相互作用问题，给出了低频强声抑制高频弱声的研究成果。文献［7-9］研究了大振幅波对弱波的放大问题。文献［10］研究了声波的声吸收声问题。文献［10］中利用谱分解方法研究水介质中两波的非线性相互作用理论，讨论了超声中低频波能量的变化问题。声波之间的相互作用导致声波能量的变化规律可借用声学名词声吸收声解释，即声波在传播过程中声波之间发生非线性相互作的结果，导致声波能量(幅度)发生不可逆转的减小。……