范雨喆 陈宝伟 李海森 徐超

1)(哈尔滨工程大学,水声技术重点实验室,哈尔滨 150001)2)(海洋信息获取与安全工信部重点实验室(哈尔滨工程大学),工业和信息化部,哈尔滨 150001)3)(哈尔滨工程大学水声工程学院,哈尔滨 150001)(2018年4月18日收到;2018年5月18日收到修改稿)

1 引 言

含气泡水是重要的自然及工业现象,常见于舰船螺旋桨空化、水下爆炸和生物医学应用等领域中[1−3].关于含气泡水中的线性声传播问题已有大量研究,主要基于两种方法.其一是通过集平均[4]或体积平均[5]建立起描述含气泡水内的声传播的基本方程,在结合气泡动力学方程[6]后,对整体做线性化近似.当然,这些线性声传播理论由于忽略了气泡间的相互作用,会在含气泡水浓度较高时产生较大误差.通过考虑气泡与含气泡水中的平均量相互作用,可以初步解决这一问题[7−10].另一种方法则是先对气泡动力学方程做线性化近似,在此基础上将含气泡水中的声传播问题看作多体多次散射问题[11,12].同样,在含气泡水气泡体积分数较高时,需引入气泡间的再辐射对理论进行修正[13−16],这种方法也被称为多泡散射法(multiple-scattering approach,MST)[17].在不考虑气泡间相互作用时,上述两种方法在线性声传播框架内的结论是一致的.此外,也可以寻求该问题的数值求解办法,但是其过高的计算量阻碍了精确仿真环境的建立[18].

然而,这些研究的一个共同的重要假设是:气泡在空间均匀分布且相互间统计独立.这导致含气泡水中声传播理……