Акустические течения

Свойства акустического течения наиболее типичным образом проявляются в условиях, когда характерная длина задачи (размеры препятствий или области движения) малы по сравнению с длиной звуковой волны, к, но в то же время велики по сравнению с введенной в 24 глубиной проникновения вязких волн [c.430]

Этот результат демонстрирует указанное в начале параграфа явление. Мы видим, что вне пограничного слоя возникает (во втором приближении по vo) стационарное движение, скорость которого не зависит от вязкости. Ее значение (80,10) служит граничным условием при определении акустического течения в основной области движения (см. задачу) ). [c.432]

Ультразвуковое удаление заусенцев основано на кавитационном и абразивном разрушении заусенцев. Обработка ведется в рабочей жидкости, где обрабатываемые заготовки и абразивные зерна удерживаются во взвешенном состоянии под действием акустических течений, возбуждаемых ультразвуковыми колебаниями. Ультразвуком успешно обрабатываются заусенцы металлических деталей, полученные при штамповке методами вырубки, литые детали из пластмасс при снятии облоя. [c.613]

Вообще говоря, звуковое поле приводит к изменению статических параметров среды — давления и плотности, а также к появлению постоянной составляющей скорости. Эти изменения проявляются уже при учете членов второго порядка малости. Естественно, что они играют определенную роль даже в линейной акустике при вычислении различных акустических величин второго порядка малости, например, плотности звуковой знергии, плотности потока звуковой энергии, радиационного давления, скорости акустического течения и др. Конкретные значения постоянных составляющих зависят от геометрии звукового поля, расположения препятствий в поле, от особенностей движения поверхности, излучающей звук, и т. д. следовательно, для определения различных величин второго порядка малости необходимо рассматривать конкретные звуковые поля. К вопросу об энергетических характеристиках и постоянных составляющих мы еще неоднократно будем возвращаться. [c.37]

До сих пор шла речь о поглощении волны конечной амплитуды, спектральный состав которой мог только обогащаться высокочастотными компонентами. При нелинейном взаимодействии двух волн может появляться волна разностной частоты. Вообще говоря, в волне любого спектрального состава могут появляться помимо высокочастотных компонент, которые являются своеобразными стоками акустической энергии, еще и низкочастотные компоненты (в случае монохроматической волны такой низкочастотной компонентой в некоторой мере можно считать нелинейное акустическое течение ). Эти низкочастотные крылья спектра поглощаются медленнее, чем компоненты исходного спектра. С другой стороны, низкочастотное крыло спектра также и нарастает медленнее, чем высокочастотное. Динамика спектра немонохроматической волны конечной амплитуды в вязкой среде исследована еще недостаточно. [c.121]

Измерение радиационного давления затрудняется рядом явлений. В звуковом поле на показания радиометра могут влиять конвективные потоки от источника звука (особенно в вертикальном звуковом поле), силы поверхностного натяжения жидкости, пузырьки, осаждающиеся на приемном элементе радиометра, и ряд других причин. Но особенно сильное влияние на показания радиометра оказывает акустическое течение (см. гл. 6) ). Для уменьшения этого влияния использовалось несколько методов, эффективность которых, по-видимому, все-таки недостаточна. [c.202]

Во-первых, перед радиометрами помещают преграды (обычно на ультразвуковых частотах — это тонкие полимерные пленки), которые бы пропускали звук полностью (или почти полностью), а поток задерживали. Этот метод не устраняет полностью влияния потока, поскольку течение возникает (правда, при некоторых условиях значительно более слабое) сразу же за преградой. Другой метод разделения давления потока и радиационного давления — это работа в баллистическом режиме [33]. Здесь используется то не совсем изученное свойство акустического течения, что время установления течения, по-видимому, существенно больше, чем время установления звукового поля, и, следовательно, радиационное давление начинает действовать практически сразу же после включения поля, [c.202]

В ТО время как действие потока запаздывает. Однако вопрос о развитии акустического течения недостаточно изучен (см. гл. 6, 8). Кроме того, радиометры, особенно чувствительные, чрезвычайно инерционны, и для абсолютных измерений звукового поля этот метод вряд ли может быть рекомендован. Более эффективным методом устранения течения является выбор такой конфигурации звукового поля, когда возникновение течения затруднено (подробнее об этом см. гл. 6, 6). [c.203]

ГЛАВА 6 АКУСТИЧЕСКИЕ ТЕЧЕНИЯ [c.207]

Акустическими течениями (иногда также встречается термин звуковой ветер или кварцевый ветер ) обычно называют стационарные вихревые потоки жидкости или газа, возникающие в звуковом поле. Распространение интенсивных звуковых и особенно ультразвуковых волн в газах п жидкостях, как правило, сопровождается образованием таких вихревых потоков. Эти потоки возникают как в свободном неоднородном звуковом поле, так и особенно вблизи препятствий различного рода, помещенных в звуковом поле, или вблизи колеблющихся тел. [c.207]

В настоящее время можно считать более пли менее завершенной теорию акустических течений только второго приближения. Естественно, что эта теория применима только тогда, когда скорость стационарного потока много меньше амплитуды колебательной скорости в звуковой волне. Это условие приводит к ограничениям как амплитуды звука, так, в некоторых случаях, и геометрических областей звукового поля, где эта теория еще применима. Когда это условие не выполнено, необходимо либо отыскание более высоких приближений [2], либо выделение стационарного потока из уравнений, не используя метод последовательных приближений, что приводит, конечно, к своеобразным трудностям (см. [3]). [c.208]

В теории акустического течения существенную роль играет величина б = (2v/(o) /, определяющая толщину акустического пограничного слоя. Легко видеть, что [c.208]

Одно из самых интересных проявлений влияиня вязкости на звуковые волны состоит в возникновении стационарных вихревых течений в стоячем звуковом поле при наличии твердых препятствий или ограничивающих его твердых стенок. Это движение (его называют акустическим течением) появляется во втором приближении по амплитуде волны его характерная особенность состоит в том, что скорость движения в нем (в пространстве вне тонкого пристеночного слоя) оказывается не зависящей от вязкости, — хотя самим своим возникновением оно обя-зано именно вязкости Rayleigh, 1883). [c.430]

Определить акустическое течение в пространстве между двумя плоскопараллельными стенка.мп (плоскости у = О п (/ = /i), в котором имеется стоячая звуковая волна (80,3). Расстояние А между плоскостями (играющее роль хяракгерной длины I) удовлетворяет условиям (80,1) (Rayleigh, 1883), Решен и е. Ввиду малости скорости искомого стационарного дви- кения ю сравнению со скоростью звука, его можно считать несжимаемым. Более того, ввиду предполагаемо сколь угодной малости скорости о в звуковой волне (а вместе с ней и скорости о/с). в уравнении двил4еиия можно пренебречь квадратичными членами-). Тогда уравнение (15,12) для [c.432]

Целью настоящей работы является создание математической модели процесса кристиллиэацни бинарного расплава с учетом акустических течений и нелинейной аппроксимации фазовой диаграммы, исследование особенностей и определение возможности подавления ликваций с помощью внешнего воздействия. [c.82]

При мотсматическом моделировании движения жидкого металла В ближний аоне воздействия использовались нелинейные уравнения вязкой теплопроводной жидкости — уравнения Навье-Стокса. Для их численного решения использовался метод Маккормака, хорошо зарекомендовавший себя при решении данного типа задач. Расчеты показали, что под действием внешнего импульсного воздействия в расплаве возникают два типа движения среды регулярные акустические течения, охватывающие достаточно большие области пространства, и турбулентные течения непосредстноньо на фронте кристаллизации, имеющие характер многочисленных мелкомасштабных вихрей. [c.82]

Для колебаний малой интенсивности (малоамплитудные колебания) влияние колебаний на теплообмен практически отсутствует. В этом случае скорость вторичных акустических течений мала и влияние на теплообмен незначительно. Этот факт подтверждается теоретическими расчетами. [c.165]

АКУСТИЧЕСКИЕ ТЕЧЕНИЯ (акустический, или звуковой, ветер) — регулярные течения среды, возникающие в звуковом поле большой интенсивности, А. т. могут быть как в свободном неоднородном звуковом поле, так и вблизи разл, рода препятствий. Возникновение А. т. обусловлено законом сохранения кол-ва движения переносимое звуковой волной кол-во движения, связанное с колебаниями частиц среды, при поглощении волны передаётся среде в др. форл1е, вызывая её регулярное движение. Поэтому скорость А. т. пропорциональна коэфф. поглощения звука и его интенсивности, но обычно ие превосходит величины колебательной скорости частиц в звуковой волне. А. т. всегда имеют вихревой характер. [c.43]

Малый размер частиц аэрозоля является причиной их большой подвижности частицы участвуют в броуновском движении, увлекаются конвективными и гид-родииамич. течениями. При наложении звукового поля возникают дополнит, силы, способствующие коагуляции взвешенная в газе частица вовлекается в коле-бат. движеиие, па неё действует давление звукового излучения, вызывая её дрейф, она увлекается акустическими течениями И т. Д. Как известно, между частицами, движущимися по отношению к среде, возникают силы гидродинамич. взаимодействия, обусловленные звуковым иолем (см. Пондеромоторные силы в звуковом поле), к-рые также могут приводить к быстрому сближению частиц и вызывать К. а. [c.389]

В звуковых ПОЛЯХ большой интенсивности наряду с переменными возмущениями среды, меняющимися с частотой звука, могут возникать постоянные силы и скорости, пропорц. квадрату амплитуды звука. Они обусловливают т. н. усреднённые эффекты в звуковом поле, к числу к-рых относятся давление звукового излучения, акустические течения, воздействие на помещённые в звуковом поле тела (см. Лондеромоторные силы в звуковом поле) и др. [c.292]

ПОНДЕРОМОТОРНЫЕ СЙЛЫ в звуковом поле — совокупность сил, действующих на вещество дли тело, помещённое в звуковом поле. В П. с. вносят вклад переменное звуковое давление, пропорциональ-зое амплитуде звука, и квадратичные эффекты — ра-диац. давление, силы Бьеркнеса (см. ниже), а также гидродинамич. силы, обусловленные движением среды В Ввуковой волне. П. с. проявляются в действия звуковой волны на чувств ИТ, элементы приёмников звука, д УЗ-коагуляции, диспергировании, кавитации, в возникновении акустических течений, усталости материалов, подвергающихся длит, воздействию интенсивного дкустич. излучения, во вспучивании границ раздела двух сред. [c.85]

Др. особенность У.—возможность получения большой интенсивности даже при сравнительно небольших амплитудах колебаний, т. к. при данной амплитуде плотность потока энергии пропори, квадрату частоты, УЗ-волны большой интенсивности сопровождаются рядом нелинейных эффектов. Так, для интенсивных плоских УЗ-волн при малом поглощении среды (особенно в жидкостях, твёрдых телах) синусоидальная у излучателя волна превращается по мере её распространения в слабую периодич. ударную волну (пилообразной формы) поглощение таких волн оказывается значительно больше (т. н. нелинейное поглощение), чем волн малой амплитуды. Распространению УЗ-волн в газах и жидкостях сопутствует движение среды, т. н. акустическое течение, скорость к-рого зависит от вязкости среды, интенсивности У. и его частоты вообще говоря, она мала и составляет долго % от скорости У. К числу важных нелинейных явлений, возникающих при распространении интенсивного У. в жидкостях, относится акустич. кавито1(ия. Интенсивность, соответствующая порогу кавитации, зависит от рода жидкости и степени её чистоты, частоты звука, темп-ры и др. факторов в водопроводной воде, содержащей пузырьки воздуха, на частоте 20 кГц она составляет доли Вт/см . На частотах диапазона У. средних частот в УЗ-поле с интенсивностью начиная с неск. Вт/см могут возникнуть фонтанирование жидкости и распыление её с образованием весьма мелкодисперсного тумана. Акустич, кавитация широко применяется в технол. процессах при этом пользуются У. низких частот. [c.215]

Из уравнения (121) следует, что при 73°С наблюдается максимум скорости ультразвука в воде, наличие которого можно объяснить зависимостью структуры воды от температуры. По другим данным [ 296, с. 390], максимум скорости ультразвука в воде, или иначе максимум сжимаемости воды, наблюдается при 63,5°С. Аналогичные максимумы скорости ультразвука наблюдаются и в растворах Na 2SO4, причем температура максимума скорости монотонно убывает с ростом концентрации соли. Влияние ионов на скорость ультразвука в водных растворах можно объяснить изменением структуры растворителя (воды) под действием электростатических полей ионов (электрострикция). При прохождении ультразвуковых волн в жидкой фазе наблюдаются следующие явления, оказывающие то или иное влияние на кинетику процессов цементации акустические течения, пандеромоторное (механическое) действие на частицы (твердые, газообразные) и кавитация. [c.85]

Акустическими течениями называют стационарные вихревые потоки, возникающие в жидкости под действием ультразвуковых колебаний. Различают три вида акустических течений [ 295, с. 211]. Первый - вихревые потоки, возникающие на границе раздела твердой и жидкой фаз. Эти потоки способны разрушать пограничный ламинарный слой жидкости у поверхности твердой фазы. Теорию этих потоков впервые дал Г. Шлих-гинг [ 297]. Указанный тип вихревых потоков является мелкомасштабным, так как размер их Х. Подобные течения возникают также вокруг [c.85]

Пандеромоторное действие ультразвука заключается в возникновении механических сил, под действием которых частицы движутся в среде. Пандеромоторный эффект так-же, как и акустические течения, способствует устранению диффузионных затруднений. [c.86]

Данная книга представляет первый опыт обобщения большого количества работ в области нелинейной акустики —области, промежуточной между линейной акустикой и ударными волнами. В ней рассмотрено распространение интенсивных упругих волн в газах, жидкостях и твердых телах, радиационное давление, акустическое течение, кавитация, аэродинамическая генерация шума и термоакустика. Наряду с теорией приводятся основные экспериментальные результаты, а также некоторые экспериментальные методы исследования указанных нелинейных явлений. [c.2]

Проблема взаимодействия звука со звуком и вообще проблема распространения нелинейных волн, интерес к которой за последнее время бурно растет в связи с тем, что мощности как 5 Льтразвуковых, так и когерентных электромагнитных волн в настоящее время уже достигли тех уровней, при которых линейное приближение во многих случаях не дает удовлетворительных результатов, является одной из основных в нелинейной акустике. Она весьма обширна, включает в себя ряд вопросов (искажение и взаимодействие волн, особенности распространения пилообразных волн нелинейное поглощение и т. д. ), и ей отведено значительное место в предлагаемой вниманию читателей книге. Однако этим не исчерпывается круг вопросов, который должен рассматриваться в нелинейной акустике. В первую очередь это относится к эффектам, вызываемым мощными звуковыми волнами, которые могли бы быть названы вторичными. Из вторичных эффектов в книге основное внимание уделяется акустическим течениям — постоянным вихревым потокам, возникающим в звуковых полях, и звуковой кавитации — образованию в жидкостях полостей под действием отрицательного давления волны. Эти вторичные явления ответственны за ряд эффектов, наблюдающихся в поле мощных звуковых волн часть из этих эффектов играет существенную роль в области технологического использования мощных ультразвуковых волн. [c.11]

Если акустическое течение — вихри, порождаемые звуковыми волнами, то возможен в некотором смысле и обратный процесс порождение звука (точнее — шума) турбулентным потоком. В связи с бурным развитием реактивной техники, а также самолетостроительной техники, где скорости движения все более и более возрастают, исследование проблемы генерации звука турбулентным потоком становится чрезвычайно важным. Можно по-разному относиться к вопросу о том, относится ли эта проблема к нелинейной акустике. Поскольку, однако, нелинейная акустика является частью нелинейной газодинамики, в кйторой возможны помимо взаимодействия звук — звук [c.11]

Если проблемы взаимодействия звука со звуком, генерации звука потоком являются типично нелинейными, то относительно квадратичных величин в акустике (таких как плотность энергии, плотность потока энергии, радиационное давление, в некоторой мере это также может быть отнесено к акустическому течению в лиссипативной среде) необходимо сделать определенные ймечания. [c.12]

При очень малых расстояниях от источника звука (порядка нескольких длин волн) условие (2.69) не выполняется и решение Бесселя — Фубини (2.74) становится непригодным. Однако и для этого случая может быть использовано разложение решения в ряд Фурье. Не зависящая от времени скорость нелинейного акустического течения в этом случае равна (см. также [15]) [c.74]

Есть, правда, работы, как теоретические [31], так и экспериментальные [22, 32], согласно которым уменьшение радиационного давления из-за поглощеиия в среде полностью компенсируется гидродинамическим давлением возникающего акустического течения и, следовательно, для определения плотности звуковой энергии у излучателя достаточно одновременно измерить радиациотшое давление и гидродинамическое давление акустического течения на некотором расстоянии от источника звука. В этом случае акустическое течение, по-видимому, не мешает измерениям. Этот метод, однако, еще нельзя считать достаточно обоснованным как теоретически, так и экспериментально. [c.202]

Вихревые потоки над колеблющейся мембраной, по-ви-димому, впервые наблюдал Фарадей [1] еще в 1831 г. Теория этого явления была дана Рэлеем в конце прошлого столетия. Им быото показано, что постоянные силы, возникающие в звуковом поле из-за вязкости среды, зависящие квадратично от переменных поля, должны привести к образованию стационарных потоков, имеющих вихревой характер. После этого теория акустического течения неоднократно привлекала и продолжает привлекать к себе внимание многих исследователей до самого последнего времени. Эти теоретические работы подверглись многочисленным экспе-римента пьным проверкам. [c.207]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...