ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы О взаимодействии звука с волнами иного вида из "Теоретические основы нелинейной акустики " В нелинейном приближении, как известно, уравнения гидродинамики допускают существование трех независимых типов колебаний это обычные звуковые волны, энтропийные (температурные) волны и волны завихренности [79, 6]. Если интенсивность какого-.пибо из этих возмущений перестает быть малой, в уравнениях необходимо учитывать нелинейные члены, что приводит к появлению различных взаимодействий между указанными тремя типами возмущений. Взаимодействия звуковых колебаний со звуковыми же составляют традиционный круг вопросов, рассматриваемых нелинейной акустикой. Взаимодействие звук — энтропия — это, по-существу, рассеяние звука на температурных неоднородностях [80, 81]. Наконец, к взаимодействиям типа звук — завихренность можно отнести такие важные явления, как акустический ветер (см. гл. VIII), аэродинамическая генерация звука [82, 83], спонтанное рассеяние звука турбулентностью [84] и т. д. [c.139] Заметим, что спонтанное рассеяние звука происходит иа заранее созданных в среде турбулентных потоках и, следовательно, может быть учтено в линейном приближении. Принципиально рассеяние на вихревых волнах возможно и в покоящихся газах и жидкостях. Если в качестве возбуждающего звука взять очень мощную волну, то при рассеянии иа флуктуационных вихрях покоящейся среды рассеянная волна может достичь заметной величины. Если при этом ее интенсивность окажется достаточной для того, чтобы совместно с падающей волной оказать заметное обратное воздействие на ту вихревую волну, на которой она рассеялась, то это приведет к усилению данной вихревой волны, что в свою очередь повлечет за собой дальнейшее усиление рассеяния и т. д. Мы приходим, таким образом, к вынужденному рассеянию звука на вихревых волнах [85]. [c.139] Рассмотрим эту задачу более подробно, поскольку она носит принципиально нелинейный характер и интересна с методической точки зрения. [c.139] Следует заметить, что в исходных уравнениях (V.4.1) пе учитывалась объемная вязкость. Нетрудно видеть, что в этой задаче она несущественна, поскольку вихревые волны ие связаны с изменением объема среды, а связаны только со сдвигами. [c.141] Здесь л 1,2 = л (1 — OS 61,2) — V3 Т], 01,2 — углы рассеяния (углы между кд и fei 2), А = . [c.142] Численные оценки по формуле (V.4.12) показывают, что, как правило, пороговая интенсивность газа (десятые и даже сотые доли Вт1см в ряде газов при Ио 2я10 гц) существенно ниже порога в жидкостях. Из уравнений (V.4.11) видно, что не может быть рассеяния назад и под углом я/2 к направлению распространения возбуждающего звука. Этот факт хорошо известен из теории спонтанного рассеяния звука турбулентной атмосферой. Отсутствие рассеяния на угол я связано с несжимаемостью турбулентного движения, отсутствие же на угол я/2 может быть интерпретировано на основании формул Френеля [84]. [c.143] Для обычных жидкостей величина Жц оказывается слишком большой, чтобы эффект можно было наблюдать экспериментально при практически достижимых интенсивностях звука. В газах же Хд может быть суш ественно меньше [85]. [c.144] Интересной особенностью рассмотренного процесса является то, что рассеяние имеет место как в стоксовой области, так и в антистоксовой, в приближении, когда стоксова и антистоксова компоненты не взаимодействуют между собой. Аналогичная ситуация известна в нелинейной оптике [86] в случае вынужденного рассеяния света, связанного с поглош ением. [c.144] Вернуться к основной статье