基于声学黑洞与白洞类比量化加速流中声波的幅度调制
流体动力学
2023-08-11 v1
摘要
我们研究加速流中声波的幅度调制,这是一个仍未被完全理解但对众多技术应用至关重要的问题,范围从医学成像到声学遥感。所提出的建模框架基于Kuznetsov方程的对流形式,其纳入背景流场并通过有限差分法数值求解。利用声学黑洞与白洞类比作为模型系统,我们识别出一种波幅调制,其由加速/减速流中声波特征线的发散/汇聚所驱动,且有别于伴随以恒定速度运动的声发射体的对流放大。为解释所观测的幅度调制,我们从第一性原理推导了一个首阶模型,利用了波特征线与波幅相对于修正亥姆霍兹数的相似性。该首阶模型可服务于加速流中声波行为的数值预测与分析,其利用了任一加速流场均可在局部描述为虚拟声学黑洞或白洞的概念。
引用
@article{arxiv.2308.00064,
title = {Amplitude modulation of acoustic waves in accelerating flows quantified using acoustic black and white hole analogues},
author = {Sören Schenke and Fabian Sewerin and Berend van Wachem and Fabian Denner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.00064},
year = {2023}
}
备注
The following article has been accepted by The Journal of the Acoustical Society of America. After it is published, it will be found at https://pubs.aip.org/asa/jasa