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3.3 声场中的能量关系(1学时)
第三章 理想流体介质中小振幅波的基本规律;主要内容;前言;定义,声能量密度 :声场中单位体积介质所具有的机械能为声场的声能密度。记,E0 声能密度的量纲 [E0]=[能量]/[体积]=[M1T2L-3] (MKS)制中,基本单位;J/m3 下面分析声能密度 与基本声学量的关系:;声场中任意一个质量为m0体积为V0的质团; ;质团由平衡状态(V0 ,P0)至(V,P)状态,声压所作的功;所以,声场中质量为m0体积为V0的质团的机械能:; 声波传播过程中声能从一个区域流向另一个区域; 量纲:[能量]/[面积.时间]=[M1T1L-2] (MKS)制中,基本单位:J/m2s=W/m2 据能量守恒定律,参照连续性方程的推导办法,可得声能量密度 与声能流密度 的关系: ;据 与基本声学量 的关系式和上式, 可得 与基本声学量 的关系: ;运动方程;结论:声场的声能流密度为该点声压与质点振速的乘积,方向为该点质点振动的方向。 ;声能通过单位面积的能流瞬时值在数量上 等于该点声压和质点振速的乘积。 声能流的传播方向沿着介质质点振速的方向; 表示能流沿波传播方向流出 表示能流向波传播方向的反方向流动 当振源表面能流为正时,表示振源对介质作正功,即振源辐射能量。 当振源表面能流为负时,表示振源作负功,即声场把能量交还给振源。 ;定义:声场中某点的声能流密度矢量模值的时间均值为声场该点的声波强度。简称声强。记作,I; 在谐和律变化的声场中,声波强度决定于声压和振速的振幅值和它们之间的相位差。;也可用“声强级”(SIL)表示声波强度(声强)的大小: SIL=10log10(I/Iref) (dB) 分贝;声能量密度-单位体积的声能 声能流密度-单位时间内通过与能量传播 方向垂直的单位面积的声能 声强-声能流密度的时间平均值
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