线性声学基本现象1

Cruise 2018年11月12日浏览：1439

各位读者将会看到的系列声学知识连载，是对于2015年出版的声学理论书籍法语版《Phénomènes fondamentaux de l’acoustique linéaire》（《线性声学基本现象》）的中文翻译。

这本书由比利时公司Free Field Technologies （FFT，于2011年成为MSC全资子公司）两位创始人Jean-Louis Migeot教授和Jean-Pierre Coyette教授，以及现任FFT科研总监的Gregory Lielens博士共同撰写。主要目的是向读者介绍声学以及振动声学（亦称结构声学）的基本概念和原理。

连载系列的第一大部分内容首先讨论线性声学的基本方程，其出发点是连续介质力学的基本方程，并通过一系列假设引入声学压力的波动方程。其后介绍傅里叶（Fourier）变换，并以此引入声学中的亥姆霍兹（Helmholtz）方程及其若干典型解，如平面声波，球面声波（单极子），偶极子，四极子等。这一部分随后的内容为对声级系列概念的介绍。

第二大部分内容主要介绍线性声学的主要物理特性，从声学的反射现象（reflection）开始，到声音吸收（absorption）现象和共振（resonance）现象。之后的内容为管道中的声传播，以及在诸如进气排气等管道系统中的应用。接下来的内容还包括：声学辐射（radiation），声学散射或衍射（scattering，diffraction）以及折射（refraction）等概念。还将介绍声学在媒质传播中的能量耗散，如在吸音介质中的耗散问题。之后是声学在流场（对流）中的传播。这一部分的内容还包括对结构动力学概念的简单回顾，声学与结构振动的耦合问题，声学在大气中的传播，声学透过结构的传播。

本书及本系列连载的另一主要目的是向工程师提供一种工具，使其经过一定练习后可以具备对工程问题进行 “声学设计”的能力。因此，第三大部分内容是对有限元声学仿真方法这种工具的介绍。

读者在阅读和学习本材料的过程中，也许会感觉到其中的数学概念较多。究其原因，一方面，这是由于几位作者的学术历程和他们多年开发数值仿真方法的工作经验和习惯使然。另一反面，本书作者们均认为工程师有需要对其研究的现象进行理解和量化，这过程中自然会涉及到使用或简单或复杂的数学模型。本系列连载中会出现众多的方程和公式，它们的目的主要是希望将声学的物理现象进行揭示和量化，而不是尝试去掩盖这些现象和概念。最后，虽然有些公式的推导可能略显冗长，但所涉及到的数学方法对于学习过高等数学的工程师群体或理工科的在校生来说应该并不困难。

适读人群

关注产品噪声问题的产品设计经理；

对声学学科感兴趣的工程人员或高校学生老师；

具备振动理论知识，并希望了解声学基本理论的工程人员；

关注声学仿真，以及在使用声学仿真软件工具过程中希望加强对声学基础理论掌握的在职人员。

学术基础

具备高等数学基础知识，具备基本机械及力学理论基础。如具备振动理论基础知识，则会对理解声学理论概念起到帮助作用。

行业

汽车，航空航天，船舶，机械制造业，电子或消费品行业，高校及科研院所。

作者：Jean-Louis Migeot

Jean-Louis Migeot，比利时布鲁塞尔大学教授博士生导师，研究方向为声学及其数值仿真方法，开设声学理论及工业声学课程。Migeot教授是Free Field Technologies（FFT）公司的CEO及联合创始人。FFT公司是声学仿真软件Actran的开发公司，并于2011年成为MSC软件公司的全资子公司。Migeot教授曾经任比利时皇家自然科学与社会科学院轮值主席。Migeot教授同时为比利时列日皇家音乐学院成员。

作者：Jean-Pierre Coyette

Jean-Pierre Coyette，比利时鲁汶大学教授博士生导师，研究方向为振动与声学及数值仿真方法，开设结构动力学专业课程。Coyette教授是Free Field Technologies（FFT）公司的联合创建者，曾任CTO职位。Coyette教授曾经先后分别是世界首款商用边界元声学仿真软件以及世界首款商用有限元声学仿真软件两个团队的核心领导。Coyette教授于2015年获得法国声学学会评选的“外国奖”（用于认可及奖励非法国籍人员或团队在声学领域做出的杰出贡献）。Coyette同时任职比利时瓦隆大区飞机场噪声控制委员会副主席。