Спектр кавитационного шума дискретный гармонический

Из рис. 16 видно, что с увеличением амплитуды Р/ давления ультразвукового поля наступает момент, когда кавитационный пузырек вырастает до таких больших размеров, что не успевает захлопнуться в фазе сжатия первого периода Г, совершает вторичную пульсацию и лишь только в конце второго периода окончательно захлопывается. Эти пульсации достаточно четко повторяются в дальнейшем, но период изменения функции В (1) становится в этом случае в два раза большим, чем период ультразвукового поля, т. е. равен 2 Т. Аналогичное увеличение периода пульсаций в два раза наблюдается при увеличении начального размера пузырька Во при постоянном, даже достаточно малом, Ру , равном нескольким атмосферам. Излучаемое при пульсациях такого кавитационного пузырька давление имеет период, ровнов два раза больший, чем период Г ультразвукового поля, поэтому в спектральном представлении такого сигнала в виде ряда Фурье будут спектральные составляющие частоты т/2 /, где т = 1, 2, 3,... При четном т получим дискретные составляющие, частоты которых равны частотам уже присутствующих в спектре кавитационного шума дискретных гармонических составляющих. Но при нечетном т получим совершенно новые дискретные составляющие частоты nf — /2 /. Это так называемые субгармонические составляющие кавитационного спектра, которые наблюдались различными исследователями [40, 41], но о происхождении которых высказывалось много противоречивых гипотез [12]. [c.158]

Численными методами можно исследовать сильно нелинейные явления в кавитационной области, например излучение кавитационного шума. Спектр этого шума состоит из дискретных гармонических и субгармонических составляющих и белого шума. Одним из механизмов излучения гармонических составляющих является возбуждение собственных пульсаций пузырька при совпадении частоты его резонанса с гармониками основного тона /р=п/, где /р — резонансная частота пузырька, f — частота звука, возбуждающего кавитацию, п=1, 2, 3,. .. [c.157]

Совершенно очевидно, что в спектре принятого от такого пузырька сигнала, кроме гармонических (и субгармонических) дискретных спектраль ных составляюш их частоты гг/, будут наблюдаться спектральные составляюш ие, обусловленные нестационарными пульсациями на собственных частотах. Поскольку при этом довольно значительна меняется во времени амплитуда и фаза (частота) собственных колебаний, то в спектре кавитационного шума увеличится амплитуда сплошной части спектра в некоторой полосе частот, расположенной в области, определяемой частотой резонанса пульсируюш его пузырька. [c.162]

Мы уже говорили, что всякий гидрофон воспринимает кавитационный шум, излучаемый многими кавитационными пузырьками различных размеров. При этом каждый кавитационный пузырек помимо гармонических дискретных составляюш их частоты излучает звуковое давление в виде сплошной части спектра в некоторой полосе частот. Но-поскольку в кавитационной области присутствуют кавитационные пузырьки различных размеров от очень больших (порядка резонансного размера для данной частоты ультразвукового поля) до очень малых (определяемых пузырьками пороговых размеров , которые еш е могут кавитировать при данной амплитуде давления ультразвукового поля), то сплошная часть спектра должна занимать очень широкий диапазон частот. Таким образом, сплошная часть спектра будет нести информацию о функции распределения кавитационных пузырьков в кавитационной области по размерам. При этом ни в коем случае нельзя путать функцию распределения кавитационных пузырьков (которые возникли из зародышей и за некоторое время установления кавитационной области выросли до определенных размеров вследствие диффузии) с функцией распределения по размерам кавитационных зародышей, которая характеризует кавитационные свойства всякой жидкости до возникновения кавитации. Определить с помош ью спектра кавитационного шума функцию распределения зародышей кавитации по размерам удалось бы в том случае, если бы можно было экспериментально измерить этот спектр в тот самый начальный момент времени, когда только приложено ультразвуковое поле, возникла кавитация на зародышах кавитации, но ещ е не успела установиться стационарная кавитационная область. По-видимому, сделать это принципиально невозможно, так как для аппаратурного определения спектра кавитационного сигнала необходимо определенное время анализа, которое по крайней мере не меньше нескольких периодов ультразвукового поля. Но, как показывают эксперименты [36], нескольких периодов оказывается вполне достаточно для формирования стационарной кавитационной области, т. е. за это время вследствие направленной диффузии кавитационные зародыши уже превра-ш аются в кавитационные пузырьки заведомо больших равновесных размеров. [c.162]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...