Скорость акустического течения

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]

Подводя итог, можно сказать, что для определения стационарной скорости акустического течения необходимо решить уравнения первого приближения и полученные решения подставить в правые части (6.43) и (6.44) — [c.227]

Типичное распределение скорости стационарного акустического потока по (6.58) показано на рис. 49. Поток в звуковом пучке направлен от источника звука, по периферии трубы поток направлен к излучателю. При малых у поток от источника звука несколько больше диаметра звукового пучка. Зависимость максимальной скорости акустического течения, которая согласно (6.58) имеет место на оси трубы, от соотношения между радиусом трубы и радиусом звукового пучка Гу показана на рис. 50. С увеличением Го / Г1 максимальная скорость медленно увеличивается, но имеет порядок Uq. Согласно (6.58) скорость обращается в нуль в том случае, когда радиус звукового пучка равен радиусу трубки (г/ = 1). Этим последним обстоятельством можно пользоваться [26] для уменьшения влияния акустического течения в экспериментальных условиях. [c.231]

Для измерения скорости течения в жидкостях использовались [38] также термисторы проходящий поток жидкости охлаждает головку термистора, что приводит к изменению его сопротивления. Инерционность такого измерителя скорости достаточно велика, так что за исключением инфразвуковых частот переменная составляющая звукового поля не влияет на показания термистора. Абсолютную градуировку этого измерителя скорости можно проводить, например, помещая термисторы в постоянный искусственно создаваемый поток жидкости известной скорости. Этот метод измерения скорости потока, как и метод измерения по скорости мелких частиц, имеет то преимущество, что не возмущает или возмущает в малой степени поле скоростей акустического течения, однако, в отличие [c.235]

Скорость акустического течения принципиально можно определить также по динамическому давлению потока. Приемниками динамического давления могут быть различные устройства либо это легкое коромысло (типа радиометра), одиа часть которого помещается в звуковое поле, либо трубки типа трубок Пито. Такого рода измерения существенно осложняются тем, что помимо динамического давления потока на приемники действует радиационное давление, величина которого может иметь такой же порядок, что и величина динамического давления потока. Б 139] было предложено использовать для определения динамического давления потока приемную головку радиометра, затянутую пленкой, прозрачной для звука и непроницаемой для потока. [c.236]

При малых интенсивностях скорость акустического течения пропорциональна интенсивности ультразвука и квадрату частоты. Отметим также, что и тем больше, чем меньше плотность среды и чем меньше скорость звука в среде. По этой причине в газах, где рис малы (по сравнению с жидкостями), с акустическим течением приходится считаться уже при низких звуковых частотах, тогда как в жидкости заметное течение возникает только на ультразвуковых частотах. Физический механизм образования акустического течения можно себе представить, если считать (такой точки зрения придерживается большинство авторов), что оно возникает в случае плоских волн благодаря градиенту радиационного давления в жидкости, вызванному поглощением ультразвуковых волн. Возникающий вследствие поглощения перепад (градиент) радиационного давления приводит жидкость в движение. С этой точки зрения скорость акустического ветра должна была бы быть пропорциональной коэффициенту поглощения ультразвука, что и получается из теории. [c.373]

Если исследуются акустические течения в такой жидкости, как, например, вода, для которой а=25-10 м , г = 10 кг/(м-с), с=1,5-10 м/с, то на частоте 1 МГц при интенсивности 10" Вт/м /о 10 м/с, тогда как колебательная скорость в волне при этом составляет я 10" м/с. При больших значениях / , о), а и 7 скорость акустического течения увеличивается, начинают играть роль нелинейные эффекты, связанные с нелинейностью уравнений гидродинамики, и теория существенно усложняется. [c.137]

Несколько иной метод определения коэффициента поглощения звука был предложен в работе [57]. Схема установки приведена на рис. 21. Ультразвуковое поле (1 Мгц), создаваемое источником полностью заполняло трубку с исследуемой жидкостью 2 трубка имела обводной капиллярный канал 3 для обратного потока. Согласно соотношению (31), при радиусе звукового пучка, равном радиусу трубы, скорость акустического течения обращается в нуль. В экспериментальных условиях, конечно, из-за неоднородности звукового поля по сечению трубки и влияния пограничного слоя вблизи стенок, а в описываемой установке еще из-за тока жидкости через капиллярный канал 3 перенос жидкости имеется, однако скорость его существенно меньше скорости течения в свободном звуковом поле. Влияние динамического давления потока на механический приемник радиационного давления 4 было при этих условиях относительно мало. Отраженный от приемника 4 звук поглощался поглотителем 5. Авторы работы [58] отказались от абсолютного измерения звукового поля радиометром, потому что приемный элемент радиометра, отражая звук, не позволял создать полностью бегущую волну (в этой работе плотность звуковой энергии определялась из импедансов излучателя в воздухе и в жидкости). Согласно закону Гагена — Пуазейля, скорость движения [c.123]

На рис. 26 кружками показаны значения скорости акустического течения, пересчитанные из экспериментальных данных по формуле (73), а сплошной линией — результат расчета по формуле (72), при условии X = Последнее означает, что мы учитываем скорость потока на выходе кавитационной области. [c.265]

Изменение частоты колебаний влияет на динамику кавитационной полости, распределение областей кавитации в объеме жидкости и на порог кавитации. Снижение максимальных размеров кавитационных пузырьков с ростом частоты уменьшает эффект экранировки на границе излучатель— жидкость и способствует более равномерному распределению пузырьков в объеме жидкости. Одновременно с повышением частоты увеличивается коэффициент поглощения звуковой энергии в жидкости, обусловленный наличием сил вязкого трения, а следовательно, растет скорость акустических течений, которые к тому же становятся более мелкомасштабными. [c.186]

Возрастание скорости акустических течений способствует равномерной очистке мелких деталей под повышенным давлением, так как детали, перемещаясь под действием потоков во всем объеме жидкости, то попадают в область кавитации, то выходят из нее, благодаря чему обеспечивается равномерное удаление загрязнений со всей партии деталей, одновременно загружаемых в технологическое устройство. [c.206]

Экспериментальных исследований причин наиболее интенсивного кавитационно-абразивного разрушения острой кромки свободно движущегося образца пока не проводилось. Можно высказать лишь некоторые предположения. Вне кавитационной области скорость акустических течений выше, чем в самой области. Следовательно, процессы микрорезания вне кавитационной области протекают более интенсивно. В то же время микроударного разрушения заусенцев вне области не происходит. [c.217]

В качестве абразива использовался карбид бора с размером частиц 5 мк. График зависимости кавитационно-абразивной эрозии от концентрации абразива в жидкости представлен на рис. 46. Уровень разрушения для каждой исследованной жидкости максимален при концентрации абразивных частиц 30—60%. Изменение вязкости жидкости от 1 (кривая 3) до 1500 спз (кривая 1) приводит к снижению максимального уровня эрозии примерно в три раза. Снижение уровня эрозии в более вязких жидкостях, вероятно, связано с уменьшением скорости гидроабразивного разрушения образцов вследствие уменьшения скорости акустических течений. Сравнение рис. 44 и 46 показывает, что введение в жидкость абразивных частиц способствует ускорению разрушения образцов. [c.218]

В звуковом поле скорость движения частиц среды слагается из скорости конвективного движения У, которое всегда существует в отсутствие звука (естественная конвекция), скорости колебательного движения и скорости акустических течений [1 ]. Так как нас интересует только влияние звукового поля, то в уравнении (10) можно не принимать во внимание скорости У. Кроме того, из физических соображений, а также из оценок, приведенных в работах [8] и [9], следует, что влияние колебательной скорости на процесс диффузии незначительно и поэтому в уравнении (10) мы будем учитывать только скорость акустических течений V . К выводу о том, что в процессах диффузии существенны только скорости акустических течений, приходят почти все исследователи (см. обзоры [1—3]). [c.521]

Таким образом, ход вычисления ускорения диффузионных процессов в звуковом поле заключается в необходимости решить уравнение (10) с граничными условиями (И), подразумевая под скоростью движения частиц среды скорость акустических течений. [c.521]

В работе [11] было показано, что скорость акустических течений, полученных Рэлеем, соответствует экспериментальным данным для сравнительно небольших уровней звукового давления. Если они велики, т. е. [c.522]

Уравнение (10) интегрируется по г/ в пределах от О до оо. При этом получается интегральное соотношение в предположении, что процесс стационарен, так как скорость акустических течений не зависит от времени [c.523]

Другой задачей, которую удается решить в явном виде, является массо-перенос вещества в звуковом поле со сферы радиуса а. Ход решения такой задачи сводится к следующему. Решается уравнение диффузии (10) с граничными условиями (11), и в качестве скорости движения среды берется скорость акустических течений, возникающих вокруг сферы. Такая задача исследована в работах [8, 9]. Полученное там решение можно записать в виде [c.523]

Влияние звука на диффузию в жидкостях. Как указывалось выше, для жидкости метод вычисления скорости потока в звуковом поле остается тем же [надо решить уравнение (10) с граничными условиями (И), считая, что скорость движения среды представляет собой скорость акустических течений], с той лишь разницей, что меняется ход вычислений, так как число Прандтля для жидкостей Рг 1. [c.524]

Проведенный обзор экспериментальных и теоретических работ по вопросам акустической сушки показал, что процесс в первый период определяется в основном скоростью акустических течений, возникающих у поверхности обрабатываемого материала. Особенностью этих течений является малая толщина пограничного слоя (50—100 мк), в результате чего акустические течения значительно эффективнее обычного воздушного потока. [c.637]

Скорость акустического течения 110 [c.685]

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]

Затухание звука, как известно, может быть вызвано разными причинами. В чистых жидкостях основной причиной затухания являются потери за счет сдвиговой и объемной вязкости, а при больших интенсивностях — также рассеяние на дегазационных пузырьках, потери, связанные с возникновением кавитации, и т. д. В газах существенную роль помимо вязкости играет теплопроводность. Поскольку скорость акустического течения намного меньше скорости звука, эккартовское акустическое течение можно рассматривать ьак течение несжимаемой жидкости под действием градиента радиационного давления, вызванного затуханием в результате действия всех причин, в то время как торможение акустического потока обусловлено только сдвиговой вязкостью. Поэтому скорость потока определяется отношением всех диссшхатив-ных коэффициентов к сдвиговой вязкости [32]. Экспериментально ото, пожалуй, наиболее убедительно было показано по измерениям течений в аргоне [33], где объемная вязкость, как известно, равна нулю, а поглощение обусловлено только сдвиговой вязкостью и теплопроводностью. [c.233]

Отношение скорости течения к скорости смещения в звуковой волне имеет порядок акустических чисел Маха. Имея в виду, что геометрический фактор может в некоторой мере изменить величину скорости, трудно указать более или менее точный диапазон скоростей акустического течения, с которыми приходится иметь дело в экспериментальных условиях. В маловязких жидкостях максимальные скорости потоков, вызванных пилообразной или близкой к пилообразной волной, в мегагерцевом диаиа- [c.234]

Формулу для скорости акустического течения на оси звукового пучка, если вспомнить основные соотношения для плоской акустической волны У=р1рс и 1=Р-/2рс, а также выражение для коэффициента поглощения а=ЬьУУ2рс где 411/3+11, можно записать в виде (не учитывая влияния теплопроводности) [c.137]

Повышение статического давления до определенных пределов не только усиливает процесс кавитационного разрушения твердых тел в звуковом поле, но и увеличивает скорость акустических течений. Этот эффект был зафиксирован с помощью высокоскоростной киносъемки для случая, когда вертикальные глухие каналы заполнялись водой. Объектом иссле- [c.202]

Следует сразу оговориться, что заметное увеличение уровня эрозии при добавлении в жидкость абразивных частиц наблюдается лишь при повышении статического давления до определенных пределов, когда значительно возрастает интенсивность ударных волн при захлопывании кавитационных пузырьков и скорость акустических течений в жидкости. При нормальном атмосферном давлении добавка абразивных частиц в ка-витируюш,ую жидкость не увеличивает уровень эрозии, если нет прямого удара излучателя по частичке абразива, зажатой между рабочим торцем излучателя и обрабатываемой поверхностью, как при ультразвуковом резании [62]. [c.213]

Частота колебаний f. Увеличение [ приводит к согфашению времени роста и уменьшению максимального радиуса кавитационной полости при постоянном значении амплитуды звуковою давления. Снижение радиуса кавитационных полостей способствует повышению давления парогазовой смеси в пузырьке к началу захлопывания, что должно снижать интенсивность ударных волн. Анализ, провсденпый в СССР [48], показал, что эрозионная активность пузырька линейно уменьшается с ростом f в диапазоне 20—50 кГц. По американским данным, нзмепепие частоты с 38 до 20 кГц уменьшает время очистки в водных растворах в 2 раза. Эффективность очистки на частотах ниже 20 кГц не изучена. Однако чрезмерное снижение частоты колебаний приводит к резкому возрастанию шума установок н усложняет их звукоизоляцию. Увеличение же частоты приводит к росту скорости акустических течений, способствуя удалению загрязнений, слабо связанных с очищаемой поверхностью, особенно при очистке в растворителях. Большинство промышленных установок для очистки в водных растворах работает на частотах 18—22 кГн. При очистке в растворителях наблюдается тенденция к повышению частоты до 40—80 кГц. [c.187]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...