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线性声学与非线性声学的适用范围问题已有4人参与
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最近在做MHz频率下的压电超声方面的模拟，用ANSYS模拟出来的最大声压幅值接近2 MPa，是静态压力（平衡压力，近似为大气压）大约20倍。由此提出疑问：这个模拟是不是错的?是不是必须考虑非线性？ 首先，据我的知识，ANSYS做压电的模拟还算靠谱的，而声学模拟只能做线性的。而且模拟出来振动和声压与（根据压电方程和线性声学）手算的结果在数量级上是吻合的。但是线性声学里假定声压比静态压力小很多，因此这个模拟结果就违背了这个假定；另外，考虑在声压的波谷附近，模拟的声压与静态压力的和甚至远小于0！因此似乎可以断定属于有限振幅（大振幅）声学问题了，必须考虑非线性，。 但另一方面，非线性声学的一个指标是马赫数Ma = u/c，其中u和c分别是媒质粒子速度和声速，而模拟和手算的粒子速度都要远远小于声速，因而马赫数远小于1。另一个不太常用的指标是雷诺数Re，我认为是跟媒质的粘滞吸收有关的参数，在我的这种情况下（深度有限的水）应该可以忽略。由此又得到：无需考虑非线性！ 现在的问题是：这里到底要不要考虑声学非线性？如何判断一个问题是否能用线性近似？上面的推测哪些是对的，哪些是错的？欢迎各位讨论。 |
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