|
郭峰君论文：关于声波在流体媒质中传播问题的探讨 诚恳接受本论坛各位老师的批评和指正。 |
|
郭峰君论文：关于声波在流体媒质中传播问题的探讨 诚恳接受本论坛各位老师的批评和指正。 |
|
问：“水在A内流动和在B内流动，其物理性质并未发生任何变化。不言而喻，若有声波在在水中传播，从事实和逻辑上都可证明，由KA测量到的A内水中声速和由KB测量到的B内水中声速在量值上必彼此相等。”其中“从事实和逻辑上都可证明”，您是如何证明的？
答：以水为例。水是流体力学最基本的研究对象。水的可压缩性和粘滞系数都很小，通常被视为理想流体。从事实上观察，水一般不会因流动而变温，温度变化也是影响声速变化的主要因素。从逻辑上分析，水在恒温、等压的理想流动过程中，由于其体积模量K和密度ρ应保持不变，因此声波在水中传播的波速u也应保持不变，并有u＝sqrt（K/ρ）。 论文中所提出的“由Ka测量到的A内水中声速和由Kb测量到的B内水中声速在量值上必彼此相等”是指因Ka和Kb分别相对于A内和B内水流静止，故所测量到的声速是静水中声速。在Ka不能直接测量B内水流中声速，在Kb不能直接测量A内水流中声速。 |
|
问：“水是流体力学最基本的研究对象。水的可压缩性和粘滞系数都很小，通常被视为理想流体。从事实上观察，水一般不会因流动而变温，温度变化也是影响声速变化的主要因素。 ”水是水力学的主要研究对象，其原因是它可以视为不可压流体，但是没有一篇论文认为水的粘性系数很小。郭知道水在圆形管道中流动时的速度分布吗？你如何得出它的速度分布？你在后续的流体速度又是如何得到的？
答：历史上，流体力学一直沿着理论的和实验的两个不同途径发展。理论流体力学由于1755年欧拉方程的提出，对于不考虑粘性的理想流体流动已逐渐达到完美的程度。遗憾的是理想流动的解往往与试验结果和真实流动相差甚远。工程师们为了解决生产和技术发展中提出的流体运动问题而发展了高度经验性的一门流体力学分支——水力学（Hydraulics）。 直到20世纪初，德国工程师普朗特（Prandtl）提出边界层理论，才使理论和试验完美地统一起来，从而使流体力学的两个分支——理想流体力学和水力学逐渐结合和统一，使流体力学得到划时代的发展。 在论文中，理想实验一已经首先假设“管内壁光滑”，就是为了忽略水在流动过程中与管道壁面之间的粘性效应。根据边界层理论，边界层外部流动仍可按理想流动处理。 关于水在圆形管道中流动时的速度分布和如何得出它的速度分布，在有关粘性流体力学的教材和著作中应能找到答案。很遗憾，我因数学水平有限，对流体力学涉足不深。 理想实验一的水在管中流速是根据连续性方程ρSV＝衡量或SV＝衡量设定的。 |
|
问：我们在研究一个问题时，首先就是建立它的数学模型，而数学模型的建立则基于正确的物理模型之上。 您这样的物理模型正确吗？具有普遍的指导意义吗？
答：本论文所建立的物理模型只是为了满足平面声波波动方程在互做匀速直线运动的两个坐标系中保持其数学表达形式不变，与其相辅相成的是声速不因观察者在流体媒质中运动而发生观察性变化和新的多普勒效应频率转换式。至于超音速以及声源与观察者之间相对运动速度大于声速等问题，已超出本论文研究范围。“本文旨在抛砖引玉，由此而涉及到的更为深刻和广泛的物理学问题，还有待于广大物理学工作者在后续的研究中继续进行突破并加以完善。” |
|
问：当水流动时，声沿水流动方向和沿水流动相反方向上的传播速度是不同的。
答：您的观点充分体现了物理学家和大众的观点，但是我认为这是一种错误成见，就象亚里士多德提出的自由落体定律一样。我试用以下两个事例来证伪这种观点： 1、你我一南一北相距3.4米面对面站立并交谈，四周是空地，有风以3.4米/秒由南向北吹，设在空气中声速为340米。我的声音传到你的耳朵和你的声音传到我的耳朵各需要多少时间？答案：1/99秒、1/101秒。 2、你我仍一南一北相距3.4米面对面站立并交谈，但你我各靠着一幢楼房的墙壁，墙壁长34米、高34米，也有风由南向北吹。我的声音传到你的耳朵和你的声音传到我的耳朵各需要多少时间？答案：1/100秒、1/100秒。 |