ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Вихревой звук и звук вращения из "Введение в нелинейную акустику Звуковые и ультразвуковые волны большой интенсивности " Применим теперь общую теорию к различным конкретным задачам аэродинамической генерации звука при наличии в потоке твердых тел. [c.428] В качестве примера, относящегося к этому случаю, можно указать на появление так называемого краевого тона и подобных явлений, возникающих в различного рода свистках и воздушных трубах эти явления носят автоколебательный характер. В промежуточных случаях, когда Re настолько велико, что мощность потока существенно больше мощности возникшего звука и все же настолько мало, что турбулентность еще не наступает, в зависимости от конкретной задачи следует либо пренебречь обратной реакцией, либо учесть ее. [c.429] К последнему кругу задач можно отнести возникновение вихревого звука в дотурбулентном режиме, к которому относятся давно известные так называемые эоловы тона. [c.429] Вихревой звук и звук вращения, так же как и краевой тон, принадлежат к классу явлений в акустике, имеющих большую давность. [c.429] Интересно отметить, что эти явления после довольно большого перерыва опять привлекли к себе значительное внимание за последние десятилетия, когда связь между акустикой и гидродинамикой снова стала более тесной, как это было во времена Рэлея. Эти явления теперь, после развития общей теории аэродинамической генерации звука, получили достаточное теоретическое обоснование. [c.429] Начало теории вихревого звука , классическим примером которого служат эоловы тона, возникающие, например, при обдувании ветром натянутой проволоки, было положено Рэлеем [10] при объяснении известных экспери-ментов Струхаля [11]. [c.429] Как и в других задачах аэродинамической генерации звука, основные вопросы, которые надлежит решить, — это найти спектр звука (шума), интенсивность звука и его пространственное распределение. Эксперименты Струхаля по звукообразованию при вращении проволоки показали. [c.429] Рэлей пришел к заключению, что причина образования эоловых тонов связана с нестабильностью вихревой картины в следе за телом, обтекаемом потоком воздуха. Он отметил также, что хотя интенсивность звука увеличивается, если собственная частота колебаний цилиндра (проволоки) совпадает с частотой нестабильности вихревой картины, наличие колебаний цилиндра не принципиально. Эоловы тона возникают при жестком цилиндре, не совершающем никаких колебаний. [c.430] Расчет интенсивности вихревого звука может быть произведен на основе теории, изложенной в предыдущем параграфе. При этом оказывается возможным определить постоянную а в формуле (11.6) [15]. [c.431] Далее следует учесть, что срыв вихрей с цилиндра проволоки) происходит нерегулярно и согласно эксперименту в спектре вихревого звука имеется основная (стру-халевская) частота, более высокие гармоники и шумовой фон. Эксперимент показывает [15], что действие потока на цилиндр в различных его точках некогерентно, если расстояния между этими точками, взятыми вдоль оси цилиндра, становятся больше некоторой величины. Это безразмерное расстояние s, выраженное в диаметрах цилиндра, будем считать расстоянием корреляции. Таким образом, действие потока на цилиндр можно считать случайным процессом. [c.432] Рассмотренная теория генерации вихревого звука относилась к случаю неподвижного стержня (цилиндра), обтекаемого потоком. Можно учесть влияние колебаний тела (стержня), находящегося в потоке, на интенсивность и направленность излучения вихревого звука [16] задача. может быть решена для случая малых колебаний стержня, при условии, еслп можно пренебречь влиянием этих колебаний на картину самого потока, что, вообще говоря, не является очевидным. [c.435] Тот факт, что интенсивность вихревого звука пропорциональна шестой степени скорости потока, можно считать установленным еще экспериментами Юдина [14]. Однако проверка формулы для интенсивности вихревого звука (11.16) пока еще не произведена достаточно корректно с экспериментальной точки зрения. В еще большей степени это замечание относится к экспериментальной проверке роли колебании стержня в генерации эоловых тонов. [c.435] Вихревой звук возникает также при вращении лопасти винта, с которого срываются вихри. Этот звук составляет, однако, только часть звука винта. На низких частотах звук, создаваемый винтом, в основном составляет так называемый звук вращения частота звука вращения определяется числом оборотов и количеством лопастей винта. [c.435] Благодаря различной угловой скорости вращения элементов лопасти винта, частота срывающихся с лопасти вихрей увеличивается по мере приближения к концу лопасти. По этой причине, а также благодаря тому, что срыв вихрей есть случайный процесс, спектр вихревого звука непериодический и обычно частоты его преимущественно лежат выше 1000 гц при числах М конца лопасти, меньших 1. Вихревой звук имеет максимум направленности вдоль оси винта. В этом направлении звук вращения теоретически отсутствует, а вихревой звук максимален, поскольку этот звук дипольного происхождения и диполи расположены в плоскости вращения. [c.435] Развитая Гутиным теория применима и для винта, работающего в воде при отсутствии кавитации. Однако в этом случае, когда при вращении винта имеется кавитация, шум, создаваемый винтом, в существенной мере определяется ею. В [20] отмечено, что излучение гребных винтов в режиме кавитации на низких звуковых частотах обладает характерными свойствами. Весьма вероятно, что дискретные составляющие спектра шумов, в том числе и гармоники звука вращения, имеют кавитационную природу и обусловлены излучением совокупности пузырьков. [c.436] Возникшие кавитационные пузырьки подвергаются периодическому воздействию со стороны следующих друг за другом зон повышенного и пониженного давления, создаваемых набегающими лопастями, вследствие чего появляются периодические пульсации пузырьков. При этом частота пульсаций главным образом определяется произведением числа оборотов на число лопастей винта, т. е. равна частоте звука вращения. [c.436] Вернуться к основной статье