基本概念-声学量-波动方程-速度势函数(3学时)

第三章第三章 理想流体介质中小振幅波的基本规律理想流体介质中小振幅波的基本规律振振 动动 与与 声声 基基 础础3.1 基本声学量和理想流体中的基本方程主要内容3.1.1 基本声学量3.1.2 理想流体中三个基本方程声音的产生声音的产生苏东坡在赤壁赋中说 : “ 耳得之而为声 ” 什么是声音？ 声音的产生声音是由 声源 的机械振动产生的，声源的振动状态，通过周围 介质 向四周传播形成 声波 。从物理学来说，声波就是介质中的机械波 。声音的产生声波（ sound wave ）是一种 机械波 ；产生声波的 两个必要条件 ： 声源 （ sound source）机械振动的物体介质 （ medium ）机械振动赖以传播的介质声音的产生声音的产生声波传播时，介质质点只在平衡位置附近振动，并没有随声波传播。声音的产生声音可以在一切弹性介质中传播。纵波 ：声波的传播方向与质点振动方向 一致 。横波 ：声波的传播方向与质点振动方向 垂直 。声音的产生纵波传播过程声音的产生纵波传播过程声音的产生横波传播过程声音的产生空气中和水中的声波的传播方向与质点振动方向是一致的，属于纵波。固体中由于有切应力，除有纵波外，还同时存在横波。仅讨论声波的宏观性质，不涉及介质的微观特性声音的产生声音的产生声波在介质中传播的速度，称为声波的传播速度 。声音的产生重点总结！1、声音的实质声音是介质中的机械波2、声波产生的两个基本条件（ 1）声源（ 2）传声介质3.1.1 基本声学量主要内容v1、声压压强的变化量v2、质点振速介质运动速度的变化量v3、压缩量介质密度相对变化量连续介质中，任意一点附近的运动状态可用压强、密度和介质的运动速度表示。v 压强：v 介质运动速度v 密度1、声压的基本概念声波作用引起各点介质压缩和伸张，各点的压强比静压可大可小，声压有正有负。1、声压的基本概念声学中，也可用声压级（ SPL） 表示声压的大小。SPL=20log10（ p/pref）（ dB） （ 分贝）在声波的作用下，介质质点围绕其平衡位置作往复运动，其瞬时位置及振动位移和瞬时速度随时间变化，可用 质点位移 或 速度 描述声场。2、质点振速的基本概念设没有声波扰动时，介质的静态流速为在声波的作用下流速变为流速的改变量即为介质质点的 振动速度 振动速度的单位是 在空气中， 1帕的声压对应的振速约为 相应于频率 1000Hz声音的质点位移约为 声场中介质质点位移振幅是很小的 水中 1帕的声音，相应的振速约为 相应于 1000Hz声音的位移仅为 米 水中质点位移比空气中质点位移更小2、质点振速的基本概念米设没有扰动时，介质的静态密度为在声波的作用下变为3、密度逾量为介质中声场的 密度逾量。 MKS制中，基本单位： kg/m3为 介质压缩量 ,也称介质密度的相对变化量 s（无量纲）定义：定义：注意：声场中的 质点振速 和 声波的传播速度是两个概念。重点总结！v1、声压压强的变化量v2、质点振速介质流速的变化量v3、密度逾量介质密度的变化量声学量 描述声波作用的量。波动方程的推导声波的波动方程： 描述声场空间、时间变化规律和相互联系的方程。基本思路波动方程连续性方程状态方程 运动方程质量守恒定律热力学关系 （能量守恒定律）牛顿第二定律 （动量守恒定律 )三个基本方程三个基本物理定律（ 1）理想，介质中机械运动无机械能损耗 ;（ 2）流体，介质中任一面元受力方向总是垂直于面元；（ 3）连续性，介质中质团连续分布无间隙；