水聲學原理試題答案

1、水聲學原理課程考試題（A卷） 一、填空題（15%） 1. 聲阻抗率是單位表面（或體積）產生單位質點振速所需要的 。 2. 潛艇的目標強度隨角度的變化規(guī)律呈 形狀。 3. 用描述高、低頻近似，為波數(shù)，為空間尺度，高頻近似和低頻近似分別akka可以表示為 和 。 4. 根據(jù)輻射噪聲產生的來源不同，輻射噪聲可分為 、 和 三類。 5. 氣泡可稱作空氣彈簧，是因為其 和彈簧一致。 6. 目標強度可能為正的物理原因是 。 7. 表面聲道中，跨度較大的聲線平均水平傳播速度較 。 8. 復數(shù)聲反射系數(shù)的模表示反射聲波與入射聲波的 之比，幅角表示反 射聲波與入射聲波的 之差。 二、簡答題（35%） 1. 簡述

2、復阻抗率的物理意義。（7%） 2. 利用簡正波表示，簡要解釋相干能量和非相干能量。（7%） 3. 利用剛性小球的散射理論，簡要解釋晴朗天空呈藍色、早晚天空呈紅色的現(xiàn)象。（7%） 4. 利用散射場可以視作二次輻射計算的方法，簡要敘述計算海水中氣泡散射聲場的步驟。（14%） 三、證明題（20%） 氣泡內的氣體是理想氣體，氣泡振動時聲輻射過程是絕熱過程，證明：氣泡振動的恢復力和彈簧恢復力形式一致。 四、計算題（30%） 1. 一單頻小球源以10瓦的功率向自由空間輻射頻率為1000Hz的簡諧球面波，求離開聲源中心2米處的聲壓幅值、質點徑向速度（振速）幅值和聲強。（15%） 2. 均勻硬底淺海中，海水中

3、聲速為1500m/s，海深為100米。求頻率為1.5kHz ）15%（時第一號簡正波的水平波數(shù)。 A卷參考答案）水聲學原理課程考試題（ 一、填空恢機械噪聲、螺旋槳噪聲和流噪聲。5. 3. 。4. 1. 聲壓。2. 蝴蝶。1?1, ka?ka 振幅、相位。7. 快。8. 復力形式。6. 散射截面大。 二、簡答從定義看，聲阻抗是復數(shù)表示聲壓與質點振速相位不一致。這使 1. 要點：這部分損耗聲強對應小于平面波聲強，得介質中的聲強（損耗在介質中的聲強）引起了聲強轉變?yōu)槠渌斡捎诼晧号c質點振速相位不一致，著聲阻抗的實部。 。式的能量（功率）不同號數(shù)簡正波之間的耦 各號簡正波的能量為非相干能量。2. 要點

4、： 合能量為相干能量。次方。說明晴天小顆粒散4 說明剛性小球散射能量正比于頻率3. 要點：說明早晚天空水蒸氣多，高頻吸收強，因此低 射起主要作用，天空呈藍色。 頻散射占優(yōu)勢，天空呈紅色。利用波動方程求解散射場的通解。把入射波利用勒讓德函數(shù)展 4. 要點： 由邊界條件確定散射場中的待定系數(shù)，并最終確定散射場。開。 三、證明：?dVP? 。 微分得：氣泡內氣體滿足絕熱狀態(tài)方程：0.const?PV?p?dP? V02?sPsP ，所以，其中，,。而：0000?ksk/?psdV?00 VV00 和彈簧恢復力形式一致。得證。而恢復力?k?ps?F0 四、計算題 1. 解：Ap?j?)(jkrt? 。

5、單頻小球源輻射聲場為球面波：聲壓，質點振速e?p?u ?rr?02A1? 。計算得聲強：?dtpReRe?Iu 2T?rc200T2A 由題意知：小球輻射功率為（瓦）?10?4?c200 所以：2A5 1）離球中心米處聲強為2。?I 2?8?rc2002r?A?c5 ）聲壓振幅2。00?pa?4r2r?A?c51 質點振速00 3） 。?ua?c2c20000 2. 解：?1500?22f22。，水平波數(shù)：? ，?k?2k?2?kk1z1z1 200c21500H 水聲學原理課程考試題（B卷） 一、填空題（15%） 1. 深海聲道中，初始掠角較大的聲線跨度 。 2. 剛性大球的目標強度是 。

6、3. 復數(shù)聲反射系數(shù)的模表示反射聲波與入射聲波的 之比，幅角表示反 射聲波與入射聲波的 之差。 4. 海洋混響可分為 、 和 三類。 5. 潛艇目標特性可形象地用 形描述。 6. 影響海水中聲速變化的三個主要因素是 、 和 。 7. 艦艇輻射噪聲由 、 和 三部分構成。 8. 用描述高、低頻近似，為波數(shù)，為空間尺度，高頻近似和低頻近似分別akka可以表示為 和 。 二、簡答題（35%） 1. 簡要解釋非均勻平面波現(xiàn)象。（7%） 2. 簡要解釋匯聚區(qū)現(xiàn)象。（7%） 3. 簡要解釋表面聲道中接收脈沖信號時上升時間拉長的原因。（7%） 4. 利用散射場可以視作二次輻射計算的方法，簡要敘述計算海水中氣

7、泡散射聲場的步驟。（14%） 三、證明題（20%） 證明：在線性分層介質中，聲線的軌跡是圓弧。 四、計算題（30%） 1. 一單頻小球源以10瓦的功率向自由空間輻射頻率為1000Hz的簡諧球面波，求離開聲源中心2米處的聲壓幅值、質點徑向速度（振速）幅值和聲強。（15%） 2. 已知均勻硬底淺海聲場簡正波波數(shù)的垂直分量為，海深H=90?H)?n0.5/(?kzn米，聲速c=1500米/秒，求產生簡正波的截止頻率。（15%） A卷參考答案）水聲學原理課程考試題（ 填空一、2a體積混響、海面混響和海振幅、相位。4. ,a為半徑。3. 1. 大。2. log?10TS 4機械噪聲、螺旋槳噪聲和流噪聲。

8、7.蝴蝶。6. 溫度、鹽度和密度。底混響。5. 。8. 1ka?ka?1, 二、簡答平面波由第一介質入射到第二介質，當入射角大于全反射角時，發(fā)生非均勻1. 在第二介質界面處有沿界面平行方向傳播的非均勻平面波現(xiàn)象是：平面波現(xiàn)象。 平面波，聲壓幅值隨深度增加而減小。匯聚區(qū)現(xiàn)象在聲傳播過程中部分聲能量重新匯聚的現(xiàn)象。用射線方法解釋是2. 匯聚區(qū)現(xiàn)總之，不同聲線的焦散區(qū)；用簡正波方法解釋是多號簡正波同相疊加。 象中傳播能量超出通常傳播的部分起因于干涉。表面聲道中，不同初始掠角的聲線傳播速度不同，因此到達接收點的時間不3. 同，引起接收脈沖信號時上升時間拉長。把入射波利用勒讓德函數(shù)展開。利用波動方程求解

9、散射場的通解。 4. 要點： 由邊界條件確定散射場中的待定系數(shù)，并最終確定散射場。 三、證明題 證明： ）。（線性分層介質：1)az?c(z)?c(10z1? 2）（，積分得在某一薄層內有?tg/dx?dzdzx? ?tg0?tg11222 2）并計算、整理得：。）帶入（將（10)(x?)(?)(z ?cosaaa0 這是一個圓的方程。因此，聲線軌跡是圓弧。證畢。 四、計算題 1. 解：Ap?j?)(jkrt? 。單頻小球源輻射聲場為球面波：聲壓，質點振速e?p?u ?rr?02A1? 。計算得聲強：?dtpReRe?Iu 2T?rc200T2A （瓦）由題意知：小球輻射功率為?10?4?c200 所以：2A5 米處聲強為24）離球中心。?I 2?8?