双层结构曲界面声场仿真：聚焦探头辐射声场在水-钢介质中的压力分布
双层结构曲界面声场仿真：聚焦探头辐射声场在水-钢介质中的压力分布
本文介绍了一项使用COMSOL软件进行的双层结构曲界面声场仿真研究。研究聚焦于一个焦距为60mm、晶片直径为14mm的探头在水-钢介质中的声压分布情况，其中钢界面呈凸形，曲率半径为50mm。通过二维、三维声压分布图以及特定深度的径向和轴向声压分布分析，揭示了声场在双层结构中的分布规律。
聚焦探头（焦距60mm，晶片直径14mm）辐射声场在双层介质（水?钢）中声压分布，钢为凸界面，曲率半径50mm。
当第二层介质声速大于第一层介质声速时，凸界面使声场自发聚焦，所以仿真中在15mm深度能量最强。
图一为二维声压分布，图二为三维声压分布，图三为15mm深度径向声压分布，图四为轴向声压分布。
软件版本6.1
图一：二维声压分布
图二：三维声压分布
首先，我们来分析二维声压分布。图一展示了声压在双层结构中的分布情况。可以观察到，声压在凸界面处较高，符合声场自发聚焦的特点。同时，声压随着深度的增加逐渐减小，这是由于声波在传播过程中发生了能量耗散。二维声压分布图清晰地展示了声场在双层结构中的分布情况，为后续的分析提供了基础。
接下来，我们将进一步分析三维声压分布。图二展示了声压在空间中的分布。可以看到，声场在凸界面处形成了一个明显的聚焦区域，能量密集。同时，在凸界面的周围也存在一定的传播衰减区域，声压逐渐减小。通过三维声压分布图，我们可以更直观地了解声场的分布情况，为后续的定量分析提供了依据。
在15mm深度处，声场的能量达到最强。图三展示了在该深度的径向声压分布情况。可以看到，在该深度处声压呈现出明显的峰值，表明声场在此处达到了最强的能量。这与前面的分析结果一致，进一步验证了声场在双层结构中的自发聚焦现象。
最后，我们来分析轴向声压分布。图四展示了声压随着深度的变化情况。可以看到，在凸界面处声压迅速增加，随后逐渐减小。这与声场的自发聚焦特性相吻合。随着深度的增加，声压持续减小，这是由于声能的传播过程中存在能量损耗。轴向声压分布图清晰地展示了声场在深度方向上的变化规律，为声场的进一步分析提供了依据。
综上所述，本次仿真通过COMSOL软件对双层结构曲界面声场进行了详细分析。通过二维声压分布、三维声压分布、15mm深度径向声压分布以及轴向声压分布的分析，我们深入探讨了声场在双层结构中的分布规律。本次仿真结果验证了声场的自发聚焦特性，并提供了详尽的声压分布情况。本文介绍的分析方法可以为类似问题的研究提供借鉴，对于理解声场的传播规律和应用于实际工程中具有一定的指导意义。
注意：本文所述结果仅为仿真结果，实际情况可能存在差异。对于具体的工程问题，请结合实际情况进行综合分析和判断。
文章来源：CSDN博客