在海拔20～100 km范围内的地球空间内，气压低（0.02～6000 Pa）、气温低（-80 °C～20 °C），声速剖面复杂；稀薄大气中的声频散（声速随频率变化）会严重影响声探测的结果。目前国内外尚无关于低温稀薄环境中声频散的系统研究。
为解决这一问题，明升官网明升体育app院声学研究所超声学实验室博士生孙冠文与其导师林伟军研究员等人利用深空环境模拟容器对低温低压氮气中的声频散进行了理论和实验研究，首次揭示了低温对稀薄氮气中声频散的影响。
相关成果在线发表于学术期刊The Journal of American Society of Acoustics。
研究人员基于Navier-Stokes（NS）方程和等效热容理论计算了双原子氮气的平动自由度和转动自由度分别产生的声频散。基于深空环境模拟平台，利用先进的压控、温控和保温系统模拟临近空间大气，实验测量了不同气压和气温下的氮气声速，分析了气温与声频散的关系。
由理论模拟和实验数据可知，稀薄氮气的声速随着气压（气压和频率的比值）降低而升高；且气温越低、声频散越弱。实验测量的声频散数据可用于修正大气声速剖面，为临近空间声探测提供基本参数。
本研究得到国家自然明升体育app基金（No.11874385）、明升官网明升体育app院A类战略性先导科技专项（No.XDA17040505和XDA15011900）的资助。（来源：明升官网明升体育app院声学研究所）
图1 Navier-Stokes方程计算不同温度下氮气声速随气压变化曲线（图/明升官网明升体育app院声学研究所）
图2 实验测量氮气声速随气压变化曲线（图/明升官网明升体育app院声学研究所）
相关论文信息：
特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，须保留本网站注明的“来源”，并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们接洽。
