Спектр кавитационного шума сплошной

Пример возбуждения собственных пульсаций был нами дан на рис. 6.4, относящемся к динамике парового пузырька в жидком азоте. Вторым источником гармоник являются импульсы высокого давления, излучаемые при сферическом и несферическом коллапсе пузырька, дающие сплошной спектр кавитационного шума [34, 37]. Гармонические компоненты возникают вследствие того, что импульсы высокого давления возникают периодически сплошная часть спектра обусловлена разбросом моментов захлопывания пузырька в течение фазы сжатия звука. Вклад в сплошную часть спектра дает также излучение на собственных частотах пульсаций вновь образующихся пузырьков при несимметричном коллапсе. В спектре кавитационного шума обращает на себя внимание присутствие субгармонических составляющих на частотах п/р/2, п/р/3,.. . Механизм их излучения до сих пор до конца не выяснен субгармонические компоненты эффективно используются в эксперименте как индикаторы акустической кавитации. [c.157]

Сплошной спектр кавитационного шума. ...................160 [c.130]

Сплошной спектр кавитационного шума [c.160]

Как уже указывалось, флуктуации амплитуды давления, излучаемого пульсирующим кавитационным пузырьком, слишком малы, чтобы объяснить происхождение сплошной части спектра кавитационного шума. Из рис. 17 видно, что в этой части спектра может быть сосредоточено много энергии и поэтому исследование механизма ее образования представляет определенный интерес. С этой целью обратимся к анализу не только пульсаций кавитационного пузырька, но и звукового давления излучаемого пузырька при таких пульсациях. На рис. 19 показаны изменения во времени радиуса пузырька Я1Я (кривая а), давления ультразвукового поля (кривая б) и давления р, излучаемого колеблющимся пузырьком в жидкости на некотором расстоянии г (кривая в). Все зависимости получены численными решениями уравнения Кирквуда — Бете для случая адиаба- [c.160]

Если степень развития К. такова, что в случайные моменты времени возникает и захлопывается множество пузырьков, то вызванное ими акустич. излучение проявляется в виде сильного шума со сплошным спектром в полосе от нескольких сотен Гц до сотен и тысяч кГц. На фоне сплошного спектра кавитационного шума обычно наблюдаются отдельные дискретные субгармонич. компоненты, отражающие частотный спектр поля, вызывающего К. (рис. 6). Их присутствие является характерным признаком К. и используется при экспериментальной регистрации её возникновения. [c.161]

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]

На рис. 21 приведены спектрограммы каэитационного шума, полученные экспериментально по схеме, описанной ранее и представленной на рис. 18. Как и в предыдущ ем случае, кавитация возбуждалась на частоте ультразвукового поля / = 10 кгц, но наблюдалась при различных условиях. Спектрограмма 1 соответствует достаточно развитой кавитации (АГ 25%) в свежей водопроводной воде с относительно большим газосодержанием = 58% (при температуре 18° С). Спектрограмма 2 соответствует также развитой кавитации ( 25%) в той же водопроводной воде после дегазации, когда газосодержание понизилось до г = 30% (при той же температуре). Дегазация производилась с помощ ью вакууми-рования воды, для чего цилиндрический фокусирующ ий излучатель закрывался по торцам фланцами и в его внутренней полости, над поверхностью воды в течение двух часов создавалось разряжение с помош ью форвакуумного насоса. При уменьшении газосодержания кавитационная область будет состоять из кавитационных пузырьков более малых равновесных размеров, чем кавитационная область насыщ енной газом воды. Это подтверждается прямыми визуальными наблюдениями кавитации в воде с различным газосодержанием и знакомо каждому экспериментатору. Оказывается, это явление находит соответствующ ее отражение в характере огибаюш ей сплошного спектра кавитационного шума. На спект- [c.163]

Сформулированное выше положение о связи вида огибающей спектра кавитационного ш)ша с распределением равновесных размеров кавитационных пузырьков по размерам очень наглядно иллюстрирует спектрограмма 3. Здесь представлен спектр кавитационного шума, полученный при ва-куумировании, когда кавитация возбуждалась в воде, над поверхностью которой давление было равно нескольким миллиметрам ртутного столба. Гидростатическое давление в фокальной зоне концентратора определялось только весом столба воды в 7,5 см и поэтому было около 0,1 атм. При возбуждении ультразвукового поля наблюдалась кавитация на довольно больших кавитационных пузырьках размером 10" —10" см. Корректнее назвать наблюдаемый процесс не кавитацией, а нелинейными пульсациями больших пузырьков в поле ультразвуковой волны. Обсуждаемый эффект достаточно хорошо виден на спектрограмме 3, из которой ясно, что доминирующая часть сплошного спектра нелинейных пульсаций пузырьков сосредоточена в области сравнительно низких частот до 30 кгц (при этом нужно учесть, что применяемый анализатор значительно ослаблял спектральные составляющие на частотах, меньших 8 кгц). Это говорит о существенной связи формы огибающей сплошного спектра кавитационного шума с функцией распределения кавитационных пузырьков по размерам. [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...