Акустические солитоны

АКУСТИЧЕСКИЕ СОЛИТОНЫ В ЖИДКОСТЯХ С ПУЗЫРЬКАМИ ГАЗА [c.162]

Рис. 19.9. Столкновение ионно-акустических солитонов (Ы — концентрация частиц)

Для модели гомогенной среды с одинаковыми радиусами пузырьков и без учета процессов теплообмена исследование методами современной теории нелинейных волн, частично рассмотренными нами в гл. 3 и 4, было проведено в [57, 58]. Для такой упрощенной модели был найден ряд интересных результатов получено уравнение Бюргерса — Кортевега — де-Вриза, найдены акустические солитоны, проведены эксперименты, результаты которых достаточно хорошо совпали с предсказаниями теории [60, 61]. В [62] рассмотрены стационарные волны произвольной амплитуды. Здесь мы не имеем возможности детально останавливаться на большом круге этих интересных работ по нелинейной акустике жидкостей с пузырьками. [c.169]

Мбар/см, /р 15 мкм. Таким образом, уже в пленках толщиной около 50 мкм можно ожидать проявления акустической нелинейности. В низкотемпературных экспериментах, как указывает теория [99], конкуренция нелинейности и дисперсии может приводить к распаду интенсивных акустических сгустков на последовательность солитонов, каждый из которых имеет длительность порядка 1 пс. [c.170]

Волны на поверхности жидкости. Гравитационные волны. Капиллярные волны. Цунами. Внутренние волны. Акустические волны большой амплитуды. Линейный и нелинейный режимы распространения. Уединенные волны (солитоны). [c.121]

В заключение этой темы отметим, что в настоящее время обнаружены солитоны для волн различной природы. Так, например, существуют солитоны при распространении акустических волн в кристаллах, световых импульсов в волоконных световодах, ионно-звуковых волн в плазме и др. Во всех случаях существование солитонов обусловлено взаимной компенсацией нелинейных и дисперсионных эффектов. Естественно, что энергия, переносимая уединенной волной любой природы, будет диссипировать в тепло, поэтому по мере распространения амплитуда солитона будет стремиться уменьшиться, что, естественно, рано или поздно приведет к его исчезновению. [c.142]

В настоящее время известны точные нестационарные решения (4.1), в первую очередь многосолитонные, в виде набора двух и более взаимодействующих солитонов солитоны, сближаясь из бесконечности, взаимодействуют, а затем снова расходятся, сохраняя в асимптотике исходные параметры. Это и другие свойства дают основания для глубокой аналогии между солитонами и материальными частицами. Известно также, что любой локализованный положительный импульс асимптотически распадается на конечное число солитонов плюс осциллирующий хвост — излучение. Солитоны наблюдались в самых различных физических ситуациях (волны на воде, в плазме, в электромагнитных линиях и др.). Приведем три примера акустических солитонов первый из них относится к жидкости с пузырьками, второй — к твердотельным волноводам типа тонких стержней, а третий - к зернистым средам. [c.162]

Ближе к акустической ситуации цикл экспериментов, описанных в работе [Накоряков и др., 1983]. Было введено два основных параметра задачи число Рейнольдса Re = Uq/o/S и параметр Урселла а = = 0 03/ 0 h - характерная длина возмущения, uq - характерная амплитуда), отражающие роль потерь и дисперсии. Из анализа стационарных решений уравнения (4.5) видно, что при a/Re> /T эти решения имеют вид ударных волн с монотонным профилем, а при a/Re < fl на ударном фронте появляются осцилляции, При малых а и больших Re стационарный профиль не образуется и возникает линейный коротковолновый цуг, тогда как при очень больших а возникает лишь конечное число солитонов. Заметим, что для солитона а =12. [c.164]

Сделанные выводы проверялись авторами как с помощью численных расчетов, так и в экспериментах. В эксперименте использовались стальные шарики диаметром а = 4,75 мм (их количество составляло 20 и 40 в разных случаях), помещенные в кварцевую трубку. В данном случае р = 7,8-10 кг/м, Я-2.10 Н/м, 0 = 0,29. При ударном возбуждении на одном конце возмущение в цепочке распадалось на солитоны, параметры которых находились в хорошем количественном соответствии с приведенными вьш1е результатами. Длительности импульсов составили 10—20 мкс, а амплитуды силы сжатия в них — 10-80 Н. Скорости частиц не превьш1али 10 м/с, т.е. число Маха по отношению к скорости звука в стали оставалось малым, так что в известном смысле и здесь возмущения можно считать акустическими. [c.171]

Акустические импульсы 40 Акургические солитоны 161,166 Акустическое Рейнольдса число 10 Аномальная нелинейность в упругих телах 28 [c.233]

При наличии хаотического набора рассмотренных выше солитонов возможно образование турбулентности, создающей поток энергии в сторону больших волновых чисел. Заметим, что если турбулентность образована альфвеновскими тороидальными солитонами, рассмотренными вьппе, то она должна быть почти изотроцна. Кроме того, в [7.10] отмечалось, что при образовании на гребнях волн разрывов производных появляется эффект прямого затухания гармоник за счет поглощения их энергии на разрывах. Это имеет место, например, в акустической турбулентности и турбулентности гравитационных волн на поверхности океана. Появление разрьшов означает, что имеет место корреляция по фазам между гармониками с разными волновыми числами. Такая же кор- [c.169]

Спонтанная интерференция акустических полей в биосубстратах даже in vitro может рождать стоячую волну, основу голографирования. Кроме того, в тех же условиях было обнаружено их нелинейно-динамическое поведение солитонного типа [б, 7, 65, 66 ]. Особенно важно то, что биосредами проявления указанных свойств послужили основные геноинформационные структуры биосистем — ДНК, рибосомы и коллаген. [c.45]

Можно допустить, что общим свойством биогелей in vitro-in окажется способность передавать вдоль составляющих их полимер цепей гармонические или ангармонические колебания продолы акустических мод. Такой ангармонизм для ДНК является выражен солитонных свойств и служит одновременно индикатором резонанс го поглощения микроволн в диапазоне 1—12 Гц. [c.46]

Так, Эдвардс и др. продемонстрировали резонансное поглоще микроволновой энергии водными растворами, содержащими спира ную ДНК известной длины. Они объяснили эти резонансы с помои теории, которая базируется на микроволновом возбуждении продс ных акустических мод. Но вместе с тем они установили, что наблк емые времена релаксации удивительно велики (200—300 псек) и объяснимы с классических Дебаевских позиций, а потому непоня такое слабое затухание возбуждения в растворе. Это подтвержд что акустическая волна может выступать как ангармоническое обес чение солитонных эффектов и объяснять картину микроволнового глощения и эффект увеличения времени жизни возмущения [8 . [c.46]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...