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線性聲學(xué)與非線性聲學(xué)的適用范圍問題 已有4人參與
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最近在做MHz頻率下的壓電超聲方面的模擬，用ANSYS模擬出來的最大聲壓幅值接近2 MPa，是靜態(tài)壓力（平衡壓力，近似為大氣壓）大約20倍。由此提出疑問：這個模擬是不是錯的?是不是必須考慮非線性？ 首先，據(jù)我的知識，ANSYS做壓電的模擬還算靠譜的，而聲學(xué)模擬只能做線性的。而且模擬出來振動和聲壓與（根據(jù)壓電方程和線性聲學(xué)）手算的結(jié)果在數(shù)量級上是吻合的。但是線性聲學(xué)里假定聲壓比靜態(tài)壓力小很多，因此這個模擬結(jié)果就違背了這個假定；另外，考慮在聲壓的波谷附近，模擬的聲壓與靜態(tài)壓力的和甚至遠(yuǎn)小于0！因此似乎可以斷定屬于有限振幅（大振幅）聲學(xué)問題了，必須考慮非線性，。 但另一方面，非線性聲學(xué)的一個指標(biāo)是馬赫數(shù)Ma = u/c，其中u和c分別是媒質(zhì)粒子速度和聲速，而模擬和手算的粒子速度都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聲速，因而馬赫數(shù)遠(yuǎn)小于1。另一個不太常用的指標(biāo)是雷諾數(shù)Re，我認(rèn)為是跟媒質(zhì)的粘滯吸收有關(guān)的參數(shù)，在我的這種情況下（深度有限的水）應(yīng)該可以忽略。由此又得到：無需考慮非線性！ 現(xiàn)在的問題是：這里到底要不要考慮聲學(xué)非線性？如何判斷一個問題是否能用線性近似？上面的推測哪些是對的，哪些是錯的？歡迎各位討論。 |
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