Сила радиационного давления

Имеется обширный диапазон режимов, когда, несмотря на малую вязкость (то<С1), значение вибрационной сипы F, обусловленной вязкостью, может намного превосходить силу радиационного давления F rp,. [c.373]

Силы радиационного давления могут играть существенную роль и при распространении интенсивного света в дисперсной среде, вызывая ускорение, радиальные перемещения и левитацию частиц [49, 78, 77]. [c.40]

Для резонансных пузырьков существенно их поступательное движение под действием сил радиационного давления, в этом случае К 2 = О, = 1/2, так что уравнение для концентрации имеет вид [c.211]

Силы радиационного давления, действующие на препятствия [c.109]

Для конуса, направленного острием навстречу ультразвуковому пучку, при полном отражении ультразвука от его поверхностей сила радиационного давления будет, очевидно, определяться по той же формуле (V. И), как и при наклонном плоском препятствии, [c.109]

Силы радиационного давления. Расчет радиационных сил, действующих на сферическую частицу, радиус которой много меньше длины ультразвуковой волны Л, выполнен в работах [35—37]. В случае абсолютно несжимаемой сферы в поле бегущей плоской волны прп кР 1 этот расчет дает в направлении волнового вектора к [35] [c.114]

Таким образом, измерив силу радиационного давления Р, можно определить интенсивность звука J в данной точке пространства. [c.394]

Для нахождения постоянной составляющей силы возникающей в звуковом поле, т. е. (по определению) силы радиационного давления Р,, следует взять среднее по времени от [c.119]

Используя граничные условия (2.8), определив значения В, Ва, и переходя к потенциалу внутреннего поля срщ, получим, используя (2.7) и производя интегрирование, окончательное выражение для силы радиационного давления звука на малый шар [c.129]

Случай воздействия звука на твердые малые частицы в воздухе, кроме значения для задачи о коагуляции аэрозолей, имеет интерес для задач, связанных с возможностью удерживать непроводящие немагнитные тела небольших размеров во взвешенном состоянии в поле силы тяжести (и тем более в состоянии невесомости) при помощи сил радиационного давления в стоячих волнах. [c.130]

Общая формула для силы радиационного давления звука на малый шар (2.13) позволяет рассмотреть более трудную и интересную задачу о взаимодействии двух сферических частиц в звуковом поле. Общий путь решения этой задачи таков. Положим, что исходный шар радиуса Дх имеет координату Гь а на расстоянии = Г2—от этого шара имеется другой шар с радиусом 7 2- [c.132]

Как видно из проведенного рассмотрения, гидродинамические силы взаимодействия есть проявление сил радиационного давления рассеянного звука. В ряде обзоров для пояснения возникающих в звуковом поле сил взаимодействия вводят силы Бернулли. Как видно, для этого нет достаточных оснований. [c.134]

Как видно из рис. 30, ход расчетных кривых ограничен радиусом 10 см. Это связано с тем обстоятельством, что соотношение (96) для силы радиационного давления применимо только для пузырьков, удовлетворяющих условиям kj R 1 и k R 1 на частоте 800 кгц это приблизительно соответствует i = 10" см. Приведенные па рис. 30 экспери- [c.294]

Рассмотрим прежде всего силу радиационного давления. Радиационное давление связано с изменением среднего по времени импульса, переносимого волной. При взаимодействии волны с препятствием изменение импульса происходит вследствие рассеяния и поглощения звуковой энергии препятствием. Таким образом, определение радиационной силы сводится к задаче о дифракции звуковой волны на препятствии. [c.647]

При коагуляции аэрозолей нас интересует первая задача. Сила, действующая на несжимаемую сферу в бегущей и стоячей звуковой волне, рассчитана Кингом [13], который получил для силы радиационного давления в бегущей волне [c.647]

Для рассматриваемого нами случая (сфера меньше толщины пограничного слоя) сила радиационного давления равна [c.648]

На основе всего сказанного о радиационном давлении на малые препятствия можно сделать вывод о роли этого эффекта в процессе взаимодействия частиц аэрозоля в звуковом поле. Силы радиационного давления [c.648]

Пренебрегая в общей системе уравнений газовой динамики с учетом излучения массовыми силами, составляющими тензора радиационных давлений и плотностью радиационной энергии и применяя к ней [c.481]

При идеальной ориентации вращающегося КА на Солнце момент сил светового давления по оси 0Z является постоянной величиной. Под действием этого момента угловая скорость КА будет монотонно изменяться, что нежелательно для некоторых КА. Для пассивной стабилизации угловой скорости КА СО2 может быть применена система, использующая центробежные силы для управления радиационным пропеллером [75], или система, использующая ошибку слежения оси вращения КА за направлением на Солнце при движении КА по солнечной орбите [87]. Рассмотрим динамику этих систем. [c.140]

Отличие акустических радиационных сил от электромагнитных заключается не только в том, что уравнения гидродинамики нелинейны, но также и в том, что в акустическом случае ореда и поверхность препятствия, вообще говоря, совершают колебания под действием волны, в то время как в электродинамике типичным является случай, когда среда или поверхность препятствия неподвижны. Поэтому при рассмотрении акустического радиационного давления существенным является вопрос о том, в каких координатах определяется давление. Как всегда, радиационные силы в эйлеровой системе координат — постоянные силы, действующие на поверхность или объем, фиксированный относительно неподвижного пространства. Радиационные силы в лагранжевой системе координат — постоянные силы, действующие на поверхность или объ- [c.178]

При определении радиационного давления на препятствия по Ланжевену — Бриллюэну необходимо учитывать полное изменение импульса волны, связанное как с рассеянием волны на препятствии, так и, вообще говоря, с возможным нелинейным взаимодействием падающей и рассеянной волн. Для радиационного давления во втором приближении взаимодействием падающей и рассеянной волн можно пренебречь. Тогда для k-h компоненты радиационной силы по (5.2) [c.187]

Радиационное давление на круглый диск рассчитывалось в работах [19, 20]. При малых ка, где а — радиус диска, радиационная сила в бегущей плоской волне, направленная по волновому вектору, имеет значение [c.195]

В технике измерения радиационного давления часто используют нулевой метод ), т. е. тем или иным способом определяют силу, необходимую для возвращения приемного элемента радиометра в то положение, которое он занимал до включения звука. Наиболее просто это делается в весах, которые после включения звука снова уравновешиваются снятием груза со свободной чашки. В работе [30] в качестве уравновешивающих сил применялись силы взаимодействия тока с магнитным полем. Для этого на подвижном коромысле радиометра была укреплена легкая катушка провода, находящаяся в поле постоянного магнита. По величине постоянного тока, пропускаемого через катушку в соответствующем направлении и необходимого для возвращения радиометра в нулевое положение, определялась радиационная сила. Этот прибор позволял [c.201]

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]

Следует подчеркнуть, что вибрационная сила F = FF , действующая на одну частицу в плоской бегущей волне, существенно отличается от так называемой силы радиационного давления F(rp), реализующейся в бегущей волне в идеальной жидкости. Формула для этой силы, отнесенной к Fo (см. L. King, 1934 В. А. Красильников, В. В. Крылов, 1984), имеет вид [c.373]

В случае стоячей ультразвуковой волны в соответствующие формулах (V. 22) и (V. 24) фигурирует шoжигeль sin kx или sir 2kx, указывающий на пространственную периодичность сил радиационного давления. Эта периодичность (с изменением знака силы) приводит к тому, что в поле стоячей ультразвуковой волны мелкие частицы будут перемен1агься к некоторым равновесным положениям, в качестве каковых могут быть как узлы, так и пучности стоячей волны в зависимости от соотношения между плотностями частицы и среды. [c.114]

Оледует еще отметить, что вследствие резкого затухания ультразвука в зоне кавитации развиваются сильные акустические течения (см. 4 гл. V). Кроме того, на кавитационные пузырьки действуют направленные силы радиационного давления. Вследствие этого в зоде кавитации в ограниченном пучке происходит интенсивное движение жидкости. [c.139]

Разновидностью акустических методов являются методы ультразвукового разделения жидких дисперсных систем, которые сегодня достаточно многообразны. В числе их ультразвуковая коагуляция с одновременным или последующим осаждением частиц в гравитационном или центробежном поле, ультразвуковая фильтрация, разделение частиц с помощью стоячих волн и конвекционных потоков, ультразвуковое расслоение потока дисперсной системы в стоячей волне. Явления, протекающие в дисперс- ных системах при озвучивании, обусловливаются силами радиационного давления силами, возникающими из-за периодического изменения вязкости колеблющейся среды, асимметрии формы звуковой волны, асиммметрии колебательного движения в стоячей ультразвуковой волне силами, вызываемыми взаимодействием частиц между собой. [c.81]

Сила радиационного давления, или просто радиационное давление, есть величина векторная, зависящая от направления нормали к площадке 18 по отношению к направлению распространения звука. Она представляет собой интеграл от свертки тензора плотности потока импульса с единичным вектором нормали к псверх-ности. Эту силу иногда называют радиационным напряжением или натяжением (так как ее величина зависит от ориентации площадки относительно направления распространения волны), хотя название это (вообще говоря, более правильное) и не привилось. [c.119]

Перейдем теперь к рассмотрению сил радиационного давления на препятствия. Рассдютрим сначала простой случай, когда плоское препятствие достаточно велико по сравнению с длиной звуковой волны и в свою очередь площадь сечения 5 пучка, падающего нормально на препятствие, достаточно велика и S В этом случае сила Fx для полностью поглощающего или полностью отражающего препятствия в направлении распространения волны определяется соответственно по (1.22) или (1.23) с учетом того, что 1=Ес. [c.125]

Под действием силы радиационного давления малые частицы массы т приходят в движение и собираются в узлах звукового давления в стоячей волне. Они могут находиться там в подвешенном состоянии, если эта сила достаточна для того, чтобы уравновесить силу тяжести mg. Такое подвешивание частиц в звуковом поле и фиксация их в определенных зонах называется акустической левитацией. Например, в поле стоячей волны при частоте /=20 кГц и интенсивности звука 10 Вт/м в условиях земной гравитации может левитировать сфера с радиусом 0,4 см и массой 2 г. [c.130]

Функция Ф (а, р, к Я) определяет направление силы радиационного давления. Если к я1 ]Ъ , то Ф>>0, и радиационное давление направлено от узла к пучности скорости. Если же А й/ /Зр <] 1, то Ф<С( , и направление радиационного давления изменяется на противоположное — от пучности к узлу. В соответствии с этим действие радиационного давления на пузырек газа в стоячей волне зависит от радиуса пузырька пузырек с радиусом, меньшим резонансного, движется в пучность скорости, если же радиус пузырька больше резонансного, — в узел скорости. Резонансный пузырек свободно дрейфует через узлы и пучности волны. Эти выводы теории [43, 44] неоднократно подтвернодались экспериментально [41, 45]. Избирательное действие радиационного давления на пузырьки в стоячей волне создает в объеме жидкости распределение пузырьков по их размерам в определенных плоскостях — узлах и пучностях стоячей волны, что увеличивает вероятность коалесценции. [c.291]

Во-вторых, при расчете функции ф учитывались только диффузионные эффекты, тогда как экспериментальная функция является результатом действия всех работающих на дегазацию механизмов. Как мы видели, кроме диффузии, сюда входят эффекты, ускоряющие выделение из жидкости свободных пузырьков коалесценция за счет силы Бьеркнеса и акустических потоков, изменение скорости всплывания пузырька под действием силы радиационного давления и увлечение его движущейся жидкостью. Насколько существенны эти факторы, можно судить по результатам, приведенным в гл. 3, где рассматривалось поведение одиночного пузырька или пары пузырьков в звуковом поле. Мы видели, что влияние акустических потоков существенно в особых случаях. Действительно, рэлеевские потоки в воде в поле стоячей волны имеют весьма незначительные скорости и не могут оказывать заметного влияния ни на число встреч пузырьков, ни на скорость их всплывания. Роль эккартовского потока при больших интенсивностях звука на высоких частотах и удачном соотношении радиуса звукового пучка и трубы может быть весьма значительной. Однако в проводившихся экспериментах соответствующим выбором диаметра трубы (/ 1= 0) вероятность появления потока была сведена до минимума. Измерение распределения давления по диаметру трубы показало, что из-за неоднородности поля можно принять г = 0,8 Гх, при использованных в эксперименте значениях интенсивности это приводило к весьма небольшим значениям скорости потока. Из приведенных в 3 гл. 3 оценок поправки к скорости на радиационное давление следует, что она существенна только для пузырьков резонансного размера, а для остальных (а их подавляющее большинство) ничтожна. Таким образом, наблюдавшееся в наших экспериментах изменение концентрации газа в жидкости вызвано диффузией растворенного газа в пузырьки и коалесценцие пузырьков под действием си.ты Бьеркнеса, т. е. ф,= фд+ф . Коалесценция пузырьков влечет за собой, с одной стороны, увеличение скорости всплывания пузырьков, что способствует увеличению ф.,, а с другой, как результат увеличения радиуса пузырьков, изменение величины диффузионного потока газа на пузырек в сторону, зависящую от частоты звука. Как мы видели, для коалесценции необходимо, чтобы сдвиг по фазе между колебаниями рассматриваемой пары пузырьков не превышал г. 2. Число коалесценций при этом зависит от концентрации и размеров пузырьков (см. 2 гл. 3). Так как постоянные коэффициенты в функции распределения иузырьков по числу и радиусам неизвестны, пока пет возможности оценить число встреч пузырьков при различных интенсивностях звука и частотах, т. е. найти зависимость эффекта коалесценции от основных параметров поля. Так как ф складывается из фд и ф , можно было бы предположить, что существование максимума кривой частотной зависимости обусловлено онределенным взаимодействием фд и ф . В самом деле, если принять, что диффузионная стадия [c.326]

Для плоской ограниченной звуковой волны радиационную силу можно выразить через поперечники рассеяния и поглощения препятствия, а также асимптотическую плотность потока рассеянной энергии. Вестер-вельт [12] дает для силы радиационного давления следующее выражение [c.647]

На основании описанных экспериментов можно сделать важный вывод о гидродинамической природе сил взаимодействия между частицами в звуковом поле. Силы радиационного давления на частицы в данных опытах не действовали, так как сферы помещались в пучность колебаний. Электризация частиц исключалась различными способами в опытах Кука заменой сфер из воска посеребренными сферами и заземлением стеклянной трубки, в опытах Сташевского — изготовлением сфер и трубки из одинакового стекла и ионизацией воздуха в трубке препаратом радия. [c.657]

Следует отметить, что для абсолютно твердого препятствия нормальные компоненты скорости у, j = О и радиационная сила из (5.16) в этом частном случае определяется средним по времени эйлеровским давлением. Таким образом, среднее по времени давление в эйлеровых координатах дает радиационное давление только в частном случае абсолютно твердых препятствий. [c.187]

Для огранлченного звукового пучка, как это следует из (5.12), радиационное давление во втором приближении равно удвоенной плотности кинетической энергии. Связь плотности звуковой энергии с плотностью потока энергии в плоской волне из-за нелинейного искажения профим волны, вообще говоря, не определяется условием J = с Е (см. гл. 2, 4). Однако при у = — 1, т. е. в гипотетической среде, где распространение волны происходит без изменения ее профиля, / = qE. Кроме того, в этой среде средняя по времени плотность кинетической энергии равна средней по времени плотности потенциальной энергии, т. е. радиационное давление из (5.12) равно средней по времени плотности полной звуковой энергии. Сред с у = — 1 нет, однако реализация волнового процесса, в котором профиль волны не изменяется, возможна, когда учитывается вязкость среды (см. гл. 3, 2) и акустические числа Рейнольдса малы. В этом линейном приближении обычно рассматриваются задачи о радиационных силах, действующих на препятствия. В этом приближении из (5.18) может быть определена сила в направлении распространения волны, возникающая изнза разницы имшульсов в падающей, и прошедшей волнах [c.189]

Простые аналитические выражения для радиационных сил можно получить только для предельного случая препятствий, малых по сравиению с длиной волны. В этом случае, естественно, силы не зависят от формы препятствия. В случае же препятствий, размеры которых сравнимы или несколько больше длины волны, решения задачи о дифракции звука имеют весьма сложный вид, поэтому и радиационная сила, теперь уже зависящая от формы препятствия, имеет значительно более сложный вид. Радиационное давление здесь рассмотрено для сравнительно небольшого числа различных форм препятствия. [c.193]

Интересные эксперименты в жидкости по определению векторного характера радиационного давления описаны в работе [22]. Для измерений использован радиометр в виде коромысла, вращающегося на двух иголках с подпятниками. На нижнем конце коромысла креиилнсь приемные элементы радиометра (диски, размеры которых больше поперечного размера ультразвукового пучка) отражающий в виде двух тонких листов меди (между ними — слой воздуха) и поглощающий, покрытый несколькими слоями пористой резины. Имелась возможность поворачивать приемный элемент радиометра относительно направления распространения волны, не меняя пли меняя одновременно положение игольчатого подвеса. Если положение этого подвеса не менялось, то, как нетрудно видеть, измерялась радиационная сила в направлении распространения звука. Если же подвес поворачивался заодно с приемной головкой радиометра, то отклонение радиометра было пропорциональным нормальной к поверхности диска компоненте [c.203]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...