声能传输系统中激波形成的分析与预测
应用物理
2021-02-03 v2
摘要
与非线性波传播相关的损耗表现为声波畸变和激波形成，降低了非接触式声能传输系统的效率。因此，预测激波形成距离及其对激励幅值的依赖关系对其效率、设计和运行至关重要。我们提出一种解析方法，能够预测由障板圆盘在弱黏性流体介质中任意形变所产生的声波的激波形成距离。用于建模非线性波传播的无损耗 Westervelt 方程基于激励幅值进行渐近展开。由于一阶和二阶方程的解以不同速率衰减，我们采用重整化方法并引入坐标变换以识别并消除长期项。该方法得到两个偏微分方程，可解析或数值求解以预测形成距离，比时域数值模拟快得多。分析与结果通过非线性有限元模拟和先前的实验测量所得解进行了验证。
引用
@article{arxiv.2007.08647,
title = {Analysis and prediction of shock formation in acoustic energy transfer systems},
author = {Vamsi C. Meesala and Muhammad R. Hajj and Shima Shahab},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.08647},
year = {2021}
}
备注
22 pages and 8 figures