Резонансное взаимодействие звука

В окрестности горизонта z = как мы уже отмечали в п. 1.2, происходит резонансное взаимодействие звука с потоком z = z, - горизонт поворота звуковой волны. Здесь обращается в нуль вертикальная компонента [c.166]

Звуковое поле при наличии горизонтов поворота и резонансного взаимодействия звука с потоком [c.174]

Вдали от резонанса (А2 462) и в случае сильной связи (33.73) решения (33.70) имеют такой же вид, как и в случае слабой связи. Следовательно, можно сказать, что величина б (33.69) играет роль эффективной ширины области резонансного взаимодействия геликона и звука. [c.221]

В уравнении (1.26) коэффициент при bp/bz имеет особенность при /3=0. В области, где /3=0, происходит сильное взаимодействие звука с потоком, носящее наименование резонансного [77, 251]. В случае медленных течений (uo " с), значение /3 близко к единице. [c.15]

Рис. 9 2 к задаче об отражении звука от среды с линейным профилем скорости течения а вертикальная зависимость величины к , 21 2 точки поворота, - горизонт резонансного взаимодействия б - система лучей, соответствующих падающей, отраженной и прошедшей волнам [c.186]

Во-вторых, усиление звука связано с процессами, происходящими в окрестности горизонта z=z - Соответствующее слагаемое в (9.80) пропорционально к. Этот механизм усиления звука связан с резонансным взаимодействием между акустическими колебаниями и движением частиц жидкости в основном течении ). Он аналогичен усилению (или, в зависимости от вида функции распределения частиц, затуханию) Ландау колебаний в плазме [10], [171, 41]. [c.195]

Ранее в литературе усиление звука при отражении от сверхзвукового потока, помимо случая дискретно-слоистых сред, о котором шла речь в п. 2.6, рассматривалось для течения с тонким по сравнению с длиной волны переходным слоем [251] или с профилем Vq(z), близким к линейному [144]. В последнем случае резонансное взаимодействие не принималось во внимание. Глубокий анализ усиления звука в однородной среде с течением постоянного направления был проведен в работе [77] в предположении, что между горизонтами поворота и резонансного взаимодействия есть область применимости приближения ВКБ, т.е. j 2 1 в наших обозначениях. [c.198]

До сих пор мы рассматривали прохождение звука через однородные безграничные пластины. На практике часто приходится сталкиваться с неоднородными конструкциями, например пластинами, подкрепленными ребрами жесткости. Кроме того, реальные пластины всегда являются ограниченными. Следовательно, возникает задача об определении коэффициента прохождения звука через неоднородные и ограниченные пластины. Как будет показано ниже, при взаимодействии звука с такими пластинами возникает ряд новых явлений, в частности появляются резонансные эффекты, связанные с ограниченными размерами пластины, а также происходит интенсивное отражение звука не под углом отражения, равным углу падения, а в направлении, противоположном направлению падающей звуковой волны (так называемое незеркальное отражение ). [c.261]

В отличие от жидкостей без дисперсии, в твердых телах при выполнении резонансных условий становится возможным рассеяние звука на звуке с образованием волн комбинационных частот. Как следует из (8.67) (см, табл. 13), таких взаимодействий может быть достаточно много. За последнее время выполнено несколько экспериментальных [c.340]

В гл. 4 были определены резонансные условия взаимодействия света со звуком (4.1) или взаимодействия фотона с фононом. Эти условия по существу определяли условия дифракции световой волны на звуковой волне. В результате такого взаимодействия частота дифрагировавшего света отличается от частоты падающего света на частоту звука. Если теперь посчитать резонансные условия для взаимодействия двух фотонов с энергиями кьз и h (i> — Q), в результате которого появляется фонон с энергией IiQ, то эти условия не отличаются от (4.1). Таким образом, при дифракции на звуке когерентного света дифрагировавшая волна может взаимодействовать с падающей световой волной так, что в результате этого взаимодействия возникает звуковая волна, частота и направление распространения которой совпадают с частотой и направлением звуковой волны, вызвавшей дифракцию, т. е. звуковая волна может усиливаться. [c.371]

Вынужденное рассеяние звука (ВРЗ) в жидкости с газовыми пузырь ками [Заболотская, 1977, 1984]. В процессе рассеяния звука на пузырьках происходит раскачка их пульсаций и интенсивность рассеяния растет. Пусть все пузырьки имеют одинаковые радиус Ro и добротность Q вблизи резонансной частоты uiq. Этот случай аналогичен вынужденному комбинационному рассеянию света при взаимодействии с внутримолекулярными колебаниями, имеющими заданную резонансную частоту. Такая задача (в одномерной постановке) сводится к решению волнового уравнения [c.196]

На втором месте в создании шума турбореактивного двигателя стоит компрессор. Первая ступень в обычном двигателе — это венец направляющих лопаток, затем следует первая вращающаяся ступень, потом— снова чередующиеся ступени лопаток статоров и роторов. Число тех и других ступеней может доходить до пятнадцати. Взаимодействие роторов и статоров создает шум высокой частоты, сходный со звуком сирены, который, как обычно, сопровождается гармониками и излучается вперед. Это и есть тот свист, который самолет издает при посадке. Если лопасти компрессора изготовлены из обычных металлов, в них возникают резонансы, которые увеличивают шум. И, как всегда, если резонансные частоты или гармоники лопастей совпадают с частотой взаимодействия ротор — статор, шум усиливается. [c.122]

Процесс взаимного уничтожения вторичных звуковых волн играет большую роль, когда звук распределен в пространстве неравномерно. Нетрудно заметить сходство между описанием дифракции и объяснением направленности излучения, создаваемого колеблющейся пластиной. Когда плоские волны, бегущие по вентиляционной трубе, внезапно вырываются наружу, на конце ее происходит то же, что и при излучении звука колеблющейся стальной пластиной высокочастотный звук направляется прямо вперед, тогда как для низких частот взаимное уничтожение вторичных волн по краям фронта оказывается менее полным, поэтому выходящий из трубы звук низкого тона имеет меньшую направленность и расходится в стороны. Явление, которое мы обозначали как взаимное уничтожение или взаимодействие волн , на языке физики называют интерференцией . Интерференция имеет место всегда, когда две волны одновременно проходят через одну точку. Это очень распространенное явление впервые мы встретились с ним, рассматривая прохождение звука в резонансной трубе в результате интерференции исходной и отраженной волн возникала стоячая волна. На этом принципе построены применяемые в лабораториях интерферометры— это особые резонансные трубы для измерения отражательной способности вещества, которое помещают на конце трубы. [c.139]

При движении ступенчатой нагрузки по упругому слою, кроме указанных, могут возникать, как и в случае полупространства, поверхностные резонансные волны. Однако в отличие от полупространства, здесь окрестности особенностей, где деформации велики, не расширяются, а локализуются у поверхности слоя вблизи фронта нагрузки. Заметим, что скорость роста резонансных волн и их форма существенно зависят от взаимодействия упругой системы с внешней средой (жидкостью) и от соотношения между критическими скоростями и скоростью звука в жидкости. [c.364]

УЗ-вые волны затухают значительно быстрее, чем волны более низкочастотного диапазона, т. к. коэфф. классического поглощения звука (на единицу расстояния) пропорционален квадрату частоты. В низкочастотной области коэфф. релаксационного поглощения также растёт пропорционально квадрату частоты, однако при повышении частоты этот рост замедляется и коэфф. поглощения стремится к постоянной величине. Область, где наблюдается такое изменение хода коэфф. поглощения, наз. релаксационной, а средняя её частота — частотой релаксации. Величина, обратная частоте релаксации,— время релаксации — характеризует процесс перераспределения энергии внутри вещества. Помимо характерного хода коэфф. поглощения УЗ, в релаксационной области наблюдается рост скорости звука с частотой — дисперсия, обусловленная физич. процессами в веществе и отличающаяся от дисперсии скорости звука, характерной для любых частот и связанной с геометрич. условиями распространения волны. Дисперсия УЗ в релаксационных областях обычно не превышает нескольких процентов. В многоатомных газах релаксация связана с обменом энергии между поступательными и внутренними степенями свободы, и характерные частоты лежат в среднем и даже низкочастотном диапазонах. В жидкостях к основным релаксационным процессам относятся, напр., внутримолекулярные превращения, структурная и химич. релаксации соответствующие частоты лежат чаще всего в области частот 10 —10 Гц. В твёрдых телах имеются релаксационные процессы различной природы, обусловленные, напр., взаимодействием ультразвука с электронами проводимости, со спиновой системой (см. Спин-фононное взаимодействие), С колебаниями кристаллической решётки. Влияние этих процессов проявляется в частотной зависимости поглощения УЗ. Резонансные явления типа акустического парамагнитного резонанса (область частот 10 —11 Гц) и акустического ядерного магнитного резонанса (10 —10 Гц) дают соответствующие пики поглощения. Резонансный характер может иметь также и дислокационное поглощение в кристаллах. Все эти особенности поглощения УЗ в твёрдых телах обусловлены взаимодействием УЗ-вых и гиперзвуковых волн с внутренними возбуждениями в твёрдых телах. Возникновение же такого взаимодействия связано с тем, что средние и высокие УЗ-вые частоты становятся сравнимы с характерными частотами процессов в веществе на молекулярном и атомном уровне, а длины волн сравнимы с параметрами внутренней структуры вещества. Последнее обстоятельство объясняет также увеличение рассеяния упругих волн на УЗ-вых частотах, наблюдаемое в микронеоднородных средах, в поликристаллич. телах сечение рассеяния на неоднородностях возрастает, если их размеры становятся порядка длины волны.. Связь характера распространения УЗ и, в частности, его высокочастотной области — гиперзвука — со структурой вещества и элементарными возбуждениями в нём является одной из важнейших особенностей УЗ-вых волн. Она позволяет судить о строении вещества на основании измерений скорости и погло- [c.11]

При распространении звука в жидкости с газовыми пузырьками или же в твёрдом теле при наличии дислокаций наблюдается Д. с. з. резонансного типа. Сильное взаимодействие между звуковой волной и этими неоднородностями осуществляется, когда частота звуковой волны близка к резонансной частоте пульсации пузырька пли движения дислокации. Зависимость скорости УЗ от частоты (О для твёрдого тела с дислокациями описывается выражением [c.123]

Резонансное взаимодействие звука с геликонами. В предыдущих разделах этого параграфа рассматривалось взаимодействие звуковых волн с электронами проводимости и не учитывались электромагнитные поля, которые сопровождают в металле звуковую волну. Рассмотрим теперь взаимодействие звуковых колебаний со слабозатухающей геликонной волной. Такое взаимодействие обусловлено электронами проводимости металла. [c.218]

При 2 = вертикальная компонента волнового вектора равна / . Волна, падающая под пологим углом ( А о), приходит на этот горизонт с экспоненциально малой амш1итудой. С другой стороны, при условии уо = О уравнение (8.16) вообще не имеет решений. Поэтому при исследовании резонансного взаимодействия звука с потоком важен случай падения под малым, но отличным от нуля углом во, причем проекция и вектора у на направление не должна быть малой м/чо 1. Тогда А о, и в окрестности Хс, согласно (8.17), имеются две точки поворота. В этом довольно специальном, но интересном случае анализ применимости приближения ВКБ по-прежнему удается провести на основе неравенств (8.12). Для малых углов падения при г - 1с —с1с. N = (ро /0р)[1 + О( /А о0 )]. Из (8.10) получаем, что е — (ко10 у . Условием применимости приближения (8.11) в этом случае будет [c.167]

При распространении звука в жидкостях и газах влияние дисперсии чаще всего не существенно и все коллиееарио распространяющиеся волны оказываются в резонансе. Если же дисперсия скорости звука существенна, как, напр., в жидкости с пузырьками газа или в нек-рых твёрдых телах, то для определения условий резонансного взаимодействия пользуются м е-тодом дисперсионнных диаграмм. В простейшем случае коллинеарного взаимодействия волн для каждой из них строится дисперсионная характеристика Шг( 1) (где I = 1, 2, 3), к-рая представляет кривую (рис. 5) (или прямую — при отсутствии дисперсии). Наклон вектора, проведённого из начала координат О в точку, лежащую на дисперсионной характеристике, определяет фазовую скорость волны с данной частотой. Каждой из взаимодействующих волн ставится в соответствие [c.290]

Пучковая неустойч1 ость. Колебания П. сильно усложняются при наличии направленных потоков заряженных частиц. Как правило, при этом имеет мо( то неустойчивость, т. е. раскачка малых колебаний. Нри наличии пучков с плотностью, значительно меньшей плотности основной И., раскачка возникает благодаря резонансному взаимодействию частиц пучка с собств. колебаниями И., фазовая скорость к-рых близка к скорости частиц, т. е. у = (о/к. Для пучков с заметным разбросом частиц по скорости раскачка колебаний определяется механизмом, обратным затуханию Ландау. Типичный пример такой неустойчивости — раскачка ионного звука в пеизотермич. И. при наличии продольного тока. Для П. в ма1 китном [c.21]

ЭП1 наблюдается, помимо парамагнитных кристаллов, и в др. структу)1ах, в частности в свободных радикалах и полупроводниках. Развивается также метод акустического нарамагнитно10 резонанса, заключаюн1ийся в резонансном ноглощении звука в парамагнитных веществах, обусловленпом переходами между уровнями, образованными за счет спин-решеточ шго взаимодействия (см. Ультразвука усиление). [c.305]

В отличие от описанного вьиие первого механизма усиления звука, резонансное взаимодействие чувствительно к стратификации плотности (см. (9.55)). Если р = onst и Vq II , то резонансное взаимодействие приводит к перекачке энергии потока в акустическую энергию при и"о (г ) < О При Uo(Z )>0, р ( с) =0 акустическая энергия будет передаваться по току. При 1,2 1 основную роль в энергообмене звука и пото ка играет первый механизм при любом знаке к получаем F > 1 С ростом угла падения увеличивается толщина потенциального барьера (области Zi звуковая волна является неоднородной), и амп литуда прошедшей волны экспоненциально убьшает. На первый план вы ходит резонансное взаимодействие знак I V - 1 совпадает со знаком к [c.195]

Пусть плотность среды, скорости звука и течения в ней даются функциями p(z), (z) и Vo(z). Предполагается, что при z - + > и zпараметры среды стремятся к постоянным значениям, равным соответственно Рь i, voi ир2,С2,Уо2- Будем считать, что в среде нет точек резонансного взаимодействия с потоком. Всюду одинаковый фактор ехр [/( г -- oi)] в выражении для поля мы Д1я краткости будем опускать. [c.198]

Процессы подобного рода иногда называют истинной кавитацией . Когда пузырек велик и его резонансная частота ниже частоты звука, он в звуковом поле совершает интенсивные колебания (при этом могут возбуждаться различные моды колебаний). Такие пузыръкп не захлопываются, во всяком случае за несколько периодов волны. Не захлопываются также пузырьки очень малого размера. Эти большие и очень малые пузырьки взаимодействуют между собой и со звуковым полем таким образом, что возможна медленная односторонняя диффузия газа в пузырек для малых пузырьков и коагуляция больших пузырьков. Последнее приводит к бурному выделению газа из жидкости. Этот процесс иногда также называют газовой кавитацией, хотя он существенно отличается от истинной кавитации . Чаще в отличие от истинной газовой кавитации этот процесс называют дегазацией. В экспериментальных условиях явление осложняется еще и тем, что истинная кавитация и дегазация, как правило, протекают в звуковом поле одновременно. В насыщенной газом жидкости, по-видимому, нет способов (за исключением анализа кавитационных шумов и вторичных эффектов см. далее) отличить дегазацию от истинной кавитации совершенно не ясны процессы влияния истинной кавитации на дегазацию. [c.251]

Второе из этих условий определяет направлания взаимодействующих и рассеянной волн. В частности, из (8.54) легко видеть, что в слзгчае бездисперсионной среды и только одной скорости звука возможно взаимодействие волн, распространяющихся только в одном направлении. Отсюда еще раз следует, что комбинационного рассеяния звука на звуке (см. гл. 2, 7) в жидкостях без дисперсии не может быть. В отличие от жидкостей, в твердых телах из за возможности распространения волновых процессов с двумя различными скоростями при выполнении резонансных условий комбинационное рассеяние звука на звуке становится возможным. [c.320]

При неколлинеарном взаимодействии, когда резонансные условия не выполняются, поле от различных участков области взаимодействия интерферирует так, что в точках вне этой области поле близко к нулю, если размеры области многократно превышают длины первичных волн. Поэтому и в случае ограниченных пучков наиболее интересен случай коллинеарного взаимодействия, когда обе первичных и вторичная волны синхронны. Тогда область взаимодействия образует как бы бестелесную антенну бегущей волны, излучающую сигнал. Особенно интересен здесь случай волн близких частот или произвольной модулированной волны, порождающих низкочастотное поле. Это параметрический излучатель звука (ПИ), который был предложен в начале 60-х годов [Westervelt, 1963] . Учитывая, что параметрические излучатели сейчас широко известны, мы ограничимся лишь обсуждением наиболее наглядных физических моделей. [c.129]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...