湍流对水声波的影响
流体动力学
2026-03-04 v2
摘要
本文建在我们的第一篇论文 [Hu, K.X, & Hu, Y. J. (2025). Hydroacoustic Absorption and Amplification by Turbulence, arXiv:2512.07920] 基础上，对湍流对水声波的影响进行更深入的调查。研究包括温度、不可稳定的层流、驻波效应、相位的改变、放大系数随频率的变化以及声波的时间演化。实验表明，湍流流体与管壁之间的摩擦导致的温度升高对声波影响不大，因此也不是声波振幅变化的主要原因。当两个换能器相对放置时，声波可视为旅行波和驻波的叠加。当泵关闭且管路流动稳定后，随着湍流衰减过程中的声波时间演化可分为六类。在改变声波振幅之外，湍流也会改变声波的相位。声波在整根管道上的总相位移等于各段相位移的总和。由于湍流导致的放大系数和相位移随频率呈周期性变化。频率低于和高于特定阈值的声波基本不受湍流的影响。这些发现表明，水声波与湍流的相互作用构成了水中的刺激吸收和发射。
引用
@article{arxiv.2602.08553,
title = {The Impact of Turbulence on Hydroacoustic Waves},
author = {Kai-Xin Hu and Yue-Jin Hu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.08553},
year = {2026}
}