5、热交换、声学与流体混合：物理现象的深入剖析

热交换、声学与流体混合：物理现象的深入剖析

1 热体冷却与温度分布

热体在液体中的冷却过程呈现出非均匀的特性。以水平棱柱体在液体中的冷却为例，不同时刻的冷却情况有所不同。通过相关图示可以观察到棱柱体边缘边界层对称轴上的温度分布。同样，对于加热到特定温度并浸入液体中的棒体，其内部和表面的温度分布也能体现出冷却的非均匀性。这些计算数据可用于对实际温度场进行初步分析。

2 液体和气体中的声场

2.1 激光诊断技术的应用

激光方法在声场诊断中具有广泛的应用。它可用于自然大气和水声声场的研究、水声通信通道的设计、水听器校准以及其他计量应用。对超声波对物质的影响以及非传统声波源和产生机制的研究，推动了新诊断方法的发展。这些产生机制包括动态、伸缩、切连科夫、气泡、热和微冲击波等。

2.2 非接触激光方法的重要性

非接触激光方法在研究声致发光、空化现象以及气泡在声场中的行为时是不可或缺的工具。同时，在制造技术中使用超声波，如在声场中强化湿法冶金过程、超声波清洗和脱气等，也需要无损声场检测方法。这些过程和现象为非微扰激光技术测量声学和超声场参数提供了广阔的应用领域。

2.3 声场与介质折射率的关系

当介质受到声场作用时，其光学密度会随时间和空间变化，从而导致折射率相应改变。假设平面声波沿 x 轴在 z > 0 的介质中传播，介质体积元的当前坐标变化和振动速度分别由以下方程描述：
- 体积元坐标变化：$\chi(x, t) = x - A \cos (\omega_at - K_ax)$
- 体积元振动速度：$\nu(x, t) = V \sin (\omeg