气动声学与经典声学关系：汽车车身噪声与振动控制

1.气动声学与经典声学的差异

气动声学与经典声学有非常大的差别，主要体现在它们发声机理的差别。

在经典声学中，声波的产生源于物体表面的振动。物体表面的振动会使它边界上的流体不断压缩和膨胀，流体的密度和压力不断变化，从而产生声音。振动的物体是静止的，声源就在物体的表面，声辐射的强度取决于振动的大小。

在气动声学中，声音的产生源于运动物体对流体的作用或者流体之间的作用。这种作用包括三种类型。第一种是物体不断地插入和移出流体，使得当地流体不断压缩和膨胀而发出声音。汽车在空气中的运动就属于这种情况。第二种是运动的物体使其表面的升力发生变化而对其表面边界的流体产生了脉动推力，从而发出声音。车身表面由于脉动引起的风噪属于这种情况，其中气流对天线的作用是最典型的例子。第三种是由于流体自身的紊流运动使流体与流体之间产生相互作用，从而发出噪声。例如：在发动机高转速情况下，排气管中的气流到达尾管时，气流相互作用而产生巨大的喷射噪声。气流在车身表面形成的分离区内的相互作用也属于这种情况。

2.气动声学与经典声学的类比(www.xing528.com)

气动声学的分析和求解非常困难。科学家们找到了用经典声学理论来分析气动声学的方法。

第一种方法是将气动声源类比成经典声学中的脉动球源。流体运动可以看成是在物体表面不断添加流体质量，而形成脉动质量源。物体表面有很多像脉动小球那样的单极子声源，从而构成了气动动力面声源。这种脉动质量源属于单极子声源。

第二种方法是将气动声源类比成经典声学中的振动球源。物体对流体不断产生推力，导致流体质点的速度不断变化，从而发出声音。气流在物体表面产生的分离流和紊流也会导致物体表面产生升力波动，发出声音。这种气动声源是脉动力源，属于双极子声源。

第三种方法是将气动声源看成流体相互作用而产生了内部应力变化。对流体单元施加脉动推力就形成了双极子声源。流体与流体之间的相互作用可以看成两个大小相等但方向相反的双极子声源相互作用，它们之间产生了应力。这种气动声源是流体湍流应力源，属于四极子声源。