ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ГЕНЕРАЦИЯ ЗВУКА ПРИ НАЛИЧИИ В ПОТОКЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ Влияние твердых границ на генерацию звука потоком Общая теория из "Введение в нелинейную акустику Звуковые и ультразвуковые волны большой интенсивности " Как уже отмечалось, шумы реактивных струй представляют собой мощный искусственный источник звука. Так, шум струи мопщых ракет на расстоянии 100 м составляет 150 и более децибел (отнесенных, как обычно, к уровню 10 erl M ). Излучаемая акустическая энергия составляет при этом, вообще говоря, относительно небольшую величину — не более 1 % от мощности двигателя. Однако при колоссальной мощности двигателей ракет абсолютная величина акустической излучаемой мощности оказывается огромной. [c.411] Здесь мы ограничимся шумом холодных турбулентных струй, оставляя в стороне роль тепловых процессов. Прежде чем переходить к изучению шума струи, естественно следует знать гидродинамику струи [10, 20, 21] и характер турбулентности отдельных ее участков. [c.412] Продольный и поперечный радиусы корреляции пульсаций скорости в зоне смешения не одинаковы и составляют соответственно 0,1а и 0,04 ж. За областью смешения, после ж = 4 d, имеется зона развитой турб ентности, размеры которой возрастают с х, тогда как убывает как Цх. Отметим, что в работе [23] методом термоанемометра для струи, вытекаюш еи из круглого отверстия, при внутренних числах Рейнольдса Rei mm 800, где Imin — внутренний масштаб поля пульсаций скоростей, т, е. для достаточно больших Ле самого потока, экспериментально исследовано поле турбулентных пульсаций скорости и показано, что достаточно хорошо выполняется колмогоровский вид спектра ( закон /з ). Ряд сведений о турбулентности струи имеется в [24]. [c.414] Спектр для моделей струй, реактивных двигателей и ракет и тШДчяогО реактивного двигателя в зависимости от безразмерного параметра fd jU 19]. [c.417] результат, который был сформулирован выше. [c.418] Сравнивая эти результаты с теоретическими выводами 4, основанными на предположении о генерации шума изотропной турбулентностью, мы видим, что соображения подобия и размерностей вместе с использованием экспериментальных данных по гидродинамике струи приводят к похожим, но несколько отличным выводам. Вспомним, что теоретическая зависимость от частоты в 4 была получена такой, что мощность высокочастотной области шума и мощность низкочастотной области шума —j. [c.419] В 5 шла речь о том, что если учесть среднюю скорость струи, а не ограничиваться только турбулентными пульса-ционными скоростями, то излучение шума струей будет обладать определенным пространственным распределением или направленностью. В частности, там указывалось, что для неподвижного сопла направленность струи будет определяться фактором (1—il/ft os 0) , где Ми = и /с и — скорость переноса вихрей. [c.419] Отметим, что экспериментальный максимум излучения свободной турбулентной струи, вытекающей из покоящегося сопла, соответствует приблизительно 30° относительно оси струи. [c.419] В [34] при диаметре сопла d = Ъ мм (конфузор) и избыточном давлении, большем критического (0,9 атм), околозвуковая струя воздуха создавала шум, который можно было обнаружить вплоть до частот 1 Мгц. При этом интенсивность высокочастотной области шума падает с частотой как f , где 5 а 6, т. е. более быстро, чем для дозвуковых струй, для которых, как мы видели, а 2. [c.421] Излучение высокочастотной области шума происходит в направлении, отличном от направления максимума излучения для дозвуковых струй. Если для дозвуковых струй это направление составляет угол с осью струи в - 30°, то для сверхзвуковых струй этот угол с увеличением М все более приближается к углу - 90°. Последнее обстоятельство находится в согласии с представлением об излучении высокочастотной области спектра сверхзвуковой струи вихревыми волнами Маха (см. гл. И, 4). [c.421] Отметим в заключение, что изучение шума сверхзвуковых струй в значительной степени выходит из рамок данной книги, поскольку здесь мы уже отходим от области слабых нелинейных взаимодействий и начинаем иметь дело с образуюш имися сильньши ударными волнами. [c.421] До сих пор рассматривалось излучение вука потоком в отсутствие каких-либо твердых тел. Генерация звука турбулентным потоком происходит, как было показано в предыдущей главе, за счет нелинейного взаимодействия QQ при этой генерации обратная реакция возникающего звука (шума) на сам поток оказывается несущественной. При М 1 решение задачи, как мы видели, приводит к тому, что звуковое поле можно представить в виде ноля соответствующим образом распределенных квадруполей, возникающртх благодаря нестационарному (например турбулентному) движению жидкости. [c.424] Рассмотрим теперь, что произойдет, если в потоке имеются твердые границы. Здесь возникающие явления становятся сложнее и разнообразнее. Можно ожидать, что роль твердых границ проявится по крайней мере в трех отношениях. [c.424] Во-первых, звук (шум), генерированный квадруполя-ми, будет отражаться от границ и испытывать на них дифракцию. [c.424] Во-вторых, поток жидкости может вызывать появление соответствующим образом распределенных на самих границах источников типа монополей и диполей. [c.424] Задача состоит в решении основного уравнения (10.8) с учетом указанных возможных эффектов решение кроме объемного интеграла типа (10.7) должно также содержать соответствуюш пе поверхностные интегралы должны выполняться на имеющихся границах необходимые граничные условия. [c.425] Здесь п, П2, пз — направляющие косинусы внешней нормали к имеющейся в потоке поверхности S ж Хг — координаты точки наблюдения. [c.425] Вернуться к основной статье