[发明专利]一种三列声波非线性相互作用下声能量转换的相位控制方法

权利要求书

1.一种三列声波非线性相互作用下声能量转换的相位控制方法，其特征在于：

在水介质空间位置x＝0处共点同向发射三列声波，三列声波满足耦合关系ω₁＝ω₃±ω₂，ω₁、ω₂、ω₃分别表示第一列声波、第二列声波、第三列声波的角频率，第二列声波和第三列声波的发射声功率较大，可在水介质中激发出明显的非线性声学效应，三列声波发生非线性相互作用；

通过调节三列声波之间的相位φ_i(x)(i＝1,2,3)以及相位关系φ₀(x)，实现对声能量的控制，其中相位关系φ₀(x)＝φ₃(x)-φ₂(x)-φ₁(x)；通过调节初始条件下的相位关系φ₀(0)，实现声能量转换出现的空间位置以及声波能量上升及下降的效果的有效控制。

2.根据权利要求1所述的三列声波非线性相互作用下声能量转换的相位控制方法，其特征在于：声能量转换控制通过如下方法实现，固定第一列声波和第二列声波的初始相位，令φ₁(0)=0、φ₂(0)=0，调整第三列声波的初始相位φ₃(0)从-π/2到π/2变化，则初始位置x＝0处的相位关系φ₀(0)从-π/2到π/2变化，声波能量在不同位置x处可产生上升或下降。

3.根据权利要求2所述的三列声波非线性相互作用下声能量转换的相位控制方法，其特征在于：位置x处三列声波声压的幅度B_i(x)和相位φ_i(x)满足的制约关系如下，B_i(x)和φ_i(x)(i＝1,2,3)分别表示三列声波传播到位置x处的幅度和相位：

d2B1(x)dx2-B1(x)(dφ1(x)dx)2+2ω1c0B1xdφ1(x)dx-2βω12ρ0c04B2(x)B3(x)cos(φ0(x))=0d2φ1(x)dx2+2B1(x)dB1(x)dxdφ1(x)dx-2ω1c0B1(x)dB1(x)dx-δω13c04-2βω12ρ0c04B2(x)B3(x)B1xsin(φ0(x))=0d2B2(x)dx2-B2(x)(dφ2(x)dx)2+2ω2c0B2(x)dφ2(x)dx-2βω22ρ0c04B1(x)B3(x)cos(φ0(x))=0d2φ2(x)dx2+2B2(x)dB2(x)dxdφ2(x)dx-2ω2c0B2(x)dB2(x)dx-δω23c04-2βω22ρ0c04B1(x)B3(x)B2(x)sin(φ0(x))=0d2B3(x)dx2-B3(x)(dφ3(x)dx)2+2ω3c0B3(x)dφ3(x)dx-2βω32ρ0c04B1(x)B2(x)cos(φ0(x))=0d2φ3(x)dx2+2B3(x)dB3(x)dxdφ3(x)dx-2ω3c0B3(x)dB3(x)dx-δω33c04+2βω32ρ0c04B1(x)B2(x)B3(x)sin(φ0(x))=0]]>

式中，β为水介质中的非线性系数；δ=1ρ0[κ(1CV-1CP)+1ρ0c04(η+4μ3)]]]>为介质中的热传导和粘性耗散作用引起的声耗散率，ρ₀、c₀分别为平衡状态下介质密度、声速，κ为热容，C_V、C_P分别为等容比热和等压比热，η为体粘滞系数，μ为切变粘滞系数。