Дисперсия звука

Тематику этих исследований, публикуемых в журналах прикладной физики, механики и математики, в общих чертах можно охарактеризовать следующим образом. Первая группа дисциплин объединяет химическую, топливную и пищевую промышленность, агротехнику, целлюлозно-бумажную промышленность, коллоидную химию и физику грунтов. Каждая из дисциплин рассматривает ряд вопросов, касающихся транспортеров, пневматических конвейеров, гетерогенных реакторов, распылительных сушилок, псевдоожижения, осаждения, уплотненных слоев, экстракции, абсорбции, испарения и вихревых уловителей. В группе дисциплин, включающих метеорологию, геофизику, электротехнику, сантехнику, гидравлику, фоторепродукцию и реологию, мы сталкиваемся с такими вопросами, как седиментация, пористость сред, перенос и рассеяние, выпадение радиоактивных осадков, контроль за загрязнением воздуха и воды, образование заряда на каплях и коалесценция, электростатическое осаждение и ксерография. В механике, ядерной и вакуумной технике, акустике и медицине исследуются процессы горения, кипения, распыления, кавитации, перекачивания криогенных жидкостей, подачи теплоносителя и топлива в реакторах, затухания и дисперсии звука, обнаружения подводных объектов, течения и свертывания крови. В общих разделах космической науки и техники исследуются сопротивление движению искусственных спутников, взаимодействие космических аппаратов с ионосферой, использование коллоидного топлива для ракетных двигателей, рассеяние радиоволн, абляция, ракетные двигатели на металлизированном топливе, МГД-генераторы и ускорители. [c.9]

На фиг. 5.21 показана дисперсия звука во взвеси магния в воздухе при рр/р = 1000 и 100 и концентрации магния 0,3 в зависимости от величины (2a) oJ/v. [c.258]

Необходимо отметить, что в реальных условиях, когда разрывная фаза представлена в виде совокупности пузырей или капель конечного размера, следует считаться с дисперсией звука. В частности, причиной дисперсии звука в двухфазных средах является запаздывание процессов обмена массой, энергией, импульсом. С ростом размера частиц при неизменной степени влажности времена протекания процессов конденсации и испарения могут стать соизмеримыми с периодом волны. Наконец, при очень крупных размерах частиц или пузырей наступает замороженный режим, когда обменом массы между фазами можно пренебречь. [c.274]

В том случае, когда степень неоднородности двухфазной смеси (размер частиц дисперсной фазы и расстояние между частицами) меньше длины волны возмущения, по отношению к волне среда ведет себя как непрерывная. При этом для определения скорости звука можно воспользоваться уравнением Лапласа = (Эр/0p)j. При распространении акустических волн в однофазной среде имеет место явление дисперсии, проявляющееся в зависимости скорости звука от частоты звуковой волны. Зависимость эта молекулярной природы. Говоря о дисперсии скорости звука в двухфазной среде, можно отметить, по крайней мере, две формы ее проявления. Первая характерна для двухфазной среды в целом и связана с тремя происходящими в ней релаксационными явлениями с процессом массообмена между фазами - фазовым переходом, процессом теплообмена - выравниванием температур между фазами и процессом обмена количеством движения — выравниванием скоростей между фазами. Даже в случае равновесной двухфазной среды при распространении в ней звуковой волны равновесие между фазами нарушается и в ней протекают релаксационные процессы. Вторая форма возникает из-за дисперсии звука в среде-носителе и природа ее та же, что дисперсии в однофазной жидкости. Для нее характерна область высоких частот, когда длительность существования молекулярных ансамблей в жидкости или в газе соизмерима с периодом звуковой волны. [c.32]

Рассмотрим, например, процесс распространения волны синусоидальной формы в потоке пара, несущем частицы жидкой фазы. Если длина волны достаточно велика, а масса жидких частиц и их размер достаточно малы, то частицы жидкости будут иметь скорость поступательного движения, близкую к скорости пара. С ростом частоты волны или массы жидкой фазы относительная скорость движения частиц в паровом потоке будет увеличиваться. Таким образом, в двухфазных средах в отличие от однофазных дисперсия звуковых волн определяется не только частотой волны, но и структурой двухфазной среды. В мелкодисперсной среде область дисперсии смещается в область более высоких частот по сравнению с крупно дисперсной. По этой причине в двухфазных средах в отличие от однофазных дисперсию принято характеризовать не только частотой волны, но и временем релаксации обменных процессов, косвенным образом учитывающим структуру двухфазной среды. Эти параметры, с помощью которых учитываются дисперсионные свойства двухфазной среды, носят название частотно-структурных (или временно-структурных). Выражение для скорости звука, учитывающее особенности дисперсии звука в двухфазной смеси, приведено в [55] [c.33]

Эффекты акустоэлектронного взаимодействия. На опыте АЭВ проявляется либо непосредственно как эффект увлечения носителей заряда акустич. волной, либо в виде зависимости параметров акустич. волны (её скорости, коэф. поглощения и др.) от концентрации носителе проводимости, величины внеш. электрич. и магн. полей. АЭВ — одна из причин дисперсии звука в твёрдых телах. Получая в процессе АЭВ энергию, электроны рассеивают её при столкновениях с дефектами и тепловыми фононами, обусловливая электронное поглощение УЗ. Зависимость коэф. поглощения от частоты при этом может отличаться от квадратичной, предсказываемой классич. теорией (см. Поглощение звука). В полупроводниках в сильном электрич. поле поглощение звука сменяется его усилением. Усиление электрич. иолом НЧ-фононов (акустич. шумов) приводит к развитию электрич, неустойчивости в полупроводниках и возникновению акустоэлектрических доменов. АЭВ является источником электронной акустич. нелинейности, к-рая обусловливает зависимость от электронных параметров амплитуд акустич. волн, возникающих в результате нелинейного взаимодействия, эффекты электроакустического эха в полупроводниках и др. [c.56]

Относительно эффектов, наблюдаемых в Д. с., см. Дисперсия волн. Дисперсия звука. Дисперсия света. Дисперсия пространственная. [c.640]

Волны с вертикальной поляризацией могут распространяться на границе твёрдого полупространства с жидким или твёрдым слоем или даже с системой таких слоёв. Если толщина слоёв много меньше длины волны, то движение в полупространстве примерно такое же, как в рэлеевской волне, а фазовая скорость ПАВ близка к с . В общем случае движение может быть таким, что энергия волны будет перераспределяться между твёрдым полупространством и слоями, а фазовая скорость будет зависеть от частоты и толщи слоёв (см. Дисперсия звука). [c.649]

Величина а/р, постоянная при шт < 1, в области частот, близких к о)р, уменьшается с ростом частоты, а при сот 1 стремится к нулю, причём ар стремится к пост, величине (с — е )/2тс , Релаксац. поглощение всегда сопровождается дисперсией звука. [c.656]

Ввиду малой длины волны У. характер его распространения определяется в первую очередь молекулярной структурой среды, поэтому, измеряя скорость с и коэф. затухания а, можно судить о молекулярных свойствах вещества (см. Молекулярная акустика). Характерная особенность распространения У. в многоатомных газах и во мн. жидкостях—существование областей дисперсии звука, сопровождающейся сильным возрастанием его поглощения. Эти эффекты объясняются процессами релаксации (см. Релаксация акустическая). У. в газах, и в частности в воздухе, распространяется с большим затуханием (см. Поглощение звука). Жидкости и твёрдые тела (особенно монокристаллы) представляют собой, как правило, хорошие проводники У., затухание в них значительно меньше. Поэтому области использования У. средних и высоких частот относятся почти исключительно к жидкостям и твёрдым телам, а в воздухе и газах применяют только У. низких частот. [c.215]

Для звуковых волн очень важной характеристикой является зависимость скорости звука от частоты возмущений (дисперсия звука). Причинами дисперсии в двухфазных средах, в частности, являются наличие сдвига по фазе между волнами давления, плотности и температуры, фазовый сдвиг между изменением давления и скоростью частиц жидкой фазы, протекание различных неравновесных процессов. Если масса жидкой фазы достаточно мала, а ча- [c.79]

Подстрочный индекс В относится к параметрам на верхней границе дисперсии звука первого рода [c.93]

Аналогичным образом на нижней границе дисперсии звука первого рода, когда названные выше безразмерные времена релаксации стремятся к нулю, уравнение (4-53) приводится к следующему виду [c.95]

Можно принять, например, что длина волны на 2 порядка превышает величину максимального характерного размера (/г)макс-Учитывая также, что характерные времена процессов релаксации пропорциональны ( ) , т. е. Xi K ihY, можно определить максимальный характерный размер разрывной фазы на верхней границе дисперсии звука [c.96]

Область, ограниченная кривыми J и 4, является зоной дисперсии звука первого рода. [c.97]

На верхней границе дисперсии звука соотношение скоростей вытекает из формулы (4-54). Приняв коэффициенты полноты передачи импульса /1в = /1п=1 и полагая давления в фазах одинаковыми (рп=рв), получим [c.97]

Формула (4-64) для верхней и нижней границ дисперсии звука записывается в виде [c.99]

Сравнение показывает, что при переходе через пограничные кривые скорость звука меняется скачком только в термодинамических теориях. Из табл. 4-2 также следует, что в области малых степеней влажности 0,lфазовых переходов на величину скорости звука во влажном водяном паре достаточно мало. На этом основании в области небольших степеней влажности для расчета скорости звука можно рекомендовать зависимость (4-64). [c.99]

Влияние температуры на относительную скорость звука во влажном водяном паре на верхней границе дисперсии звука [формула (4-63)] видно из рис. 4-7, а на нижней [формула (4-55)]—из рис. 4-8. [c.99]

Наконец, в однофазном потоке момент наступления кризиса движения связывается с достижением потоком скорости, равной в критическом сечении локальной скорости звука. В зависимости от структуры двухфазной смеси и степени завершенности обменных процессов за время распространения звуковой волны скорость волны может меняться в широком диапазоне значений при одних и тех же параметрах смеси. Минимальное значение скорости звука отвечает нижней границе дисперсии звука и связывается с понятием термодинамической (точнее был бы термин термодинамически равновесной) скорости звука (рис. 2, кривая 1). Такой скорость распространения малых возмущений может быть только при условии, что за время распространения волны возмущения успевают произойти все обменные процессы между фазами мас-сообмен (фазовый переход), теплообмен и обмен количеством [c.170]

Стекольщиков Е. В. К определению числа М и критической скорости в потоках с релаксационными процессами и дисперсией звука. — Изв. вузов. Сер. энергетика, 1976, N 7, с. 104—111. [c.278]

Рис. 7.2. Дисперсия звука в аргоне [во — скорость звука при низких (звуковых) частотах] [10].

Рис. 7.2. Дисперсия звука в аргоне [во — <a href="/info/5606">скорость звука</a> при низких (звуковых) частотах] [10].

Рис. 7.3. Дисперсия звука в воздухе [10].

О—круговая частота, 2а — диаметр, V — коэффициент кинематической вязкости жидкости), но пренебрег дисперсией звука и влиянием скольжения и теплообмена между фазами [697, 792]. Было обнаружено расхождение между теорией Сьюэлла и экспериментальными данными. Экспериментальные данные по поглощению звука [449] располагаются значительно ниже теоретических результатов Сьюэлла, а экспериментальные данные работы [319]— существенно выше. [c.256]

Хорошее соответствие между теорией и экспериментом получено в работе [9031. В работах [88, 8401 вычислены дисперсия звука и коэффициенты затухания для смеси с объемной кднцен-трацией твердых частиц от 0,1 до 0,15 результаты расчетов недостаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными. Следует заметить, что при больших концентрациях суспензия является системой с явно выраженной нелинейностью. При исследовании суспензии с большой концентрацией частиц должны быть учтены такие факторы, как неньютоновская природа (разд. 4.1 и 5.3), зависимости коэффициента сопротивления от концентрации (разд. 5.2) и взаимодействие между частицами (разд. 5.3 и 5.4). [c.261]

Затухание и дисперсия звука — Сьюэлл (1910) [6341. Сокращение волнового спектра в зависимости от размера частиц — (1964) (настоящая работа). [c.267]

Скорость звука в смеси можно определить только в том случае, если известна форма звуковой волны (азрозоль обладает свойством дисперсии звука).— Прим. ред. [c.316]

Что же касается жидкостей, то и здесь условие малости поглощения выполняется всегда, когда вообще имеет смысл задача о поглощении звука в той постановке, о которой здесь шла речь. Поглощение (на длине волны) может стать большим, лишь если силы вязких напряжений сравнимы с силами давления, возникающими при сжатии вещества. Но в таких условиях становится неприменимым уже самое уравнение Навьс — Стокса (с не зависящими от частоты коэффициентами вязкости) и возникает существенная, связанная с процессами внутреннего трения дисперсия звука ). [c.425]

Эта зависимость одинаково хорошо описывает экспериментапьные данные скорости распространения малых возмущений в пароводяной газожидкостной смеси и газовзвеси при (1 - j3) ->0 и отсутствии скольжения между фазами в волне возмущения, т.е. на нижней границе дисперсии звука, когда обмен количеством движения между фазами полностью завершен. Для скорости распространения волны возмущения в однородной двухфазной смеси, в которой из всех обменных процессов за время распространена волны успевает завершиться лишь процесс обмена количеством движения между фазами, в [55] предложено использовать обычное выражение для скорости звука в сплошной среде с любой степенью сжимаемости [c.36]

При этом для показателя изоэнтропы к предложено выражение, которое позволяет не только определять скорость звука на реальной нижней границе дисперсии, но и по известным параметрам заторможенного потока двухфазной смеси определять критические параметры смеси, критический расход и критическую скорость истечения двухфазной смеси. Выражение (2.13) обладает тем преимуществом перед другими известными выражениями для определения скорости звука в двухфазной смеси, что одинаково хорошо описывает скорость распространения возмущения в среде с любой степенью сжимаемости на верхней и нижней границах дисперсии, а также при неполном обмене количеством движения между фазами. Различными будут лишь выражения для показателя изознтропы. Так, например, для идеального газа к = ср/с -, на верхней границе дисперсии звука показатель изоэнтропы смеси равен значению показателя изознтропы сжимаемой фазы, а для термодинамически равновесной скорости звука на нижней границе дисперсии к = (Т/р) (yj p) х y-(dpldT) , Предложенное в [55] выражение для показателя изоэнтропы однородной двухфазной смеси получено в предположении, что фазы являются взаимопроникающими и ведут себя в смеси подобно смеси разнородных газов (Fj. = Уж = см)-В [58] предложено аналогичное выражение для показателя изоэнтропы двухфазной смеси пузырьковой структуры, в которой Уем = Уг + Уж- [c.37]

Распространение звуковых волн в среде характеризуется их скоростью (см. Скорость звука). В газообразных и жидких средах распространяются только продольные волны, скорость к-рых определяется сжимаемостью среды и её плотностью. В твёрдых телах иомимо продольных могут распространяться поперечные волны и поверхностные акустические полны скорость волн в твёрдых телах определяется комбинацией их констант упругости и плотностью в кристаллах имеет место анизотропия скорости 3., т. с. зависимость её от направления распространения волны относительно кристаллографич. осей. В ряде случаев наблюдается дисперсия звука, обусловленная как физ. процессами в веществе, так и волноводным характером распространения в ограниченных объёмах. [c.70]

М. а. как самостоят. раздел акустики возникла в 30-х гг. 20 в., когда было выяснено, что процессы коле-бат. релаксации (см. Релаксация акустическая) в газах вносят существенный вклад в поглощение звука и приводят к появлению дисперсии звука. В дальнейшем было выяснено, что эти процессы играют важную роль при распространении звука не только в газах, но и в жидкостях и в др. веществах. Изучение релаксац. процессов в звуковой волне позволило связать нек-рые свойства вещества на молекулярном уровне, а также кинетич. характеристики молекулярных процессов с такими макросконич. величинами, как скорость и коэф. поглощения звука. [c.193]

РЕЛАКСАЦИЯ АКУСТИЧЕСКАЯ — процесс восстановления термодинамич. равновесия среды, к-рое было нарушено из-за изменения давления и темп-ры прв прохождении звуковой волны. Р. а.— необратимый процесс, при к-ром энергия поступат. движения молекул или ионов в звуковой волне переходит на внутр. степени свободы, возбуждая их, в результате чего энергия звуковой волны уменьшается, т. е. происходит поело-щение звука. Р. а. также всегда сопровождается дисперсией звука. [c.328]

Необходимо заметить, что предельный переход к ong оо можно рассматривать здесь только как формальную операцию. В пределах допущения о том, что характерный размер разрывной фазы li значительно меньше длины волны I,, предельный переход к aXg-> оо, вообще говоря, несправедлив. Более подробный анализ показывает, что для реально мыслимых частот волн и структуры двухфазной среды вовсе нет необходимости рассматривать переход к ojTg->oo, поскольку верхняя граница дисперсии звука практически лежит не в бесконечности, а значительно ближе. Например, во влажном водяном паре при =100°С и Xq = 0,1 с расчетной погрешностью не более 0,5% верхняя граница дисперсии по параметру axg равна всего лишь 100, Таким образом, в дальнейшем предполагается, что уравнение (4-54) получено при условии <от-> (сотг)макс- Предельное значение частотно-структурных параметров на верхней границе дисперсии можно определить, воспользовавшись допущением / х > /,. [c.96]

В качестве иллюстрации на рис. 4-5 приведено изменение скорости звука при изобарическом переходе от жидкого состояния вещества к газообразному. В двухфазной области скорость звука представлена в зависимости от весовой концентрации газообразной фазы Хо, в области однофазного состояния вещества — от температуры среды Т. Номера кривых на рис. 4-5 обозначают 1 — = = (ыт )манс (верхняя граница дисперсии звука) 2 — oTg = 4,0 3 — MTg=l 4 — oTg = 0 (нин няя граница дисперсии звука) 5— скорость звука в жидкой фазе 6 — скорость звука в газообразной фазе. [c.96]

В табл. 4-3 приведены результаты расчетов скорости звука по формуле (4-64) во влажном водяном паре при /=100° С в зависимости от весовой степени сухости Хо и частотно-структурного параметра oTg. Для иллюстрации влияния частотно-структурного параметра по этим данным построен рис. 4-6, из которого видно, что практическая зона дисперсии звука лежит в зоне 0,1<(ог <100. [c.99]

Рис. 4-7. Относительная скорость звука на верхней границе дисперсии звука (по расчетам Е. В. Стеколыцикова).

Рис. 4-7. <a href="/info/250256">Относительная скорость звука</a> на <a href="/info/736014">верхней границе</a> дисперсии звука (по расчетам Е. В. Стеколыцикова).

Рис. 4-8. Относительная скорость звука на нижней границе дисперсии звука (по расчетам Е. В. Стеколь-щикова).

Рис. 4-8. <a href="/info/250256">Относительная скорость звука</a> на нижней границе дисперсии звука (по расчетам Е. В. Стеколь-щикова).

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...