Лг-волна при звуковом ударе

Использование сверхзвуковых самолетов в пассажирской авиации выдвигает ряд проблем, связанных с действием воздушной ударной волны (звукового удара) на людей, животных, поверхность грунта, здания, сооружения и различные технические устройства. Наиболее важным вопросом является изучение влияния на людей систематических ударов при регулярных полетах самолетов, но не менее важно и поведение зданий и сооружений при воздействиях такого рода. Известны многочисленные случаи, когда звуковой удар от сравнительно легких самолетов вызывал разрушение строительных конструкций. Для примера можно привести полет самолета Р-104 на высоте 150 м в аэропорту г. Оттавы (Канада), в результате которого зданию аэровокзала был причинен значительный ущерб (стоимость ремонтных работ, в основном восстановления оконного застекления и перегородок, составила 0,3 млн. долларов). [c.92]

Вернемся опять к рассмотренному в разделе 3 процессу получения работы за счет тепловой энергии одной единственной частицы с использованием демона Максвелла, т.е. измерения положения или скорости частицы. Для простоты опять начнем с одномерного случая, считая, что частица находится в термостате с двумя торцами, расположенными на расстоянии L друг от друга по оси х. Сталкиваясь с торцами, частица в среднем поддерживает максвелловское распределение по скоростям с температурой Т. Если эффективная масса М звуковой волны, создаваемой ударом частицы в торце, значительно превышает массу т рассматриваемой частицы, то при каждом столкновении с торцом абсолютная скорость частицы изменяется только на малую т/М долю своей величины. Малость величины т/М достигается за счет того, что фононы в веществе из тяжелых атомов также являются "тяжелыми" и медленными. При т/М 4 1 атому придется испытать много столкновений, чтобы восстановить любое нарушение максвелловского распределения. Процесс релаксации в этом случае сходен со случайными блужданиями, описываемыми уравнением Ланжевена. За много столкновений максвелловское распределение обязательно будет восстановлено, и этот процесс нетрудно описать в терминах броуновского движения по импульсам. [c.95]

Главы 8 и 9 посвящены динамике ударных волн и задачам, связанным с явлением звукового удара. Здесь демонстрируется, как можно обойти трудности, обусловленные нелинейным характером задачи. [c.15]

Можно заметить, что, согласно этой линейной теории, компоненты скорости и давление непрерывны на конусе Маха. На самом же деле возникает ударная волна, и мы встречаемся с важным явлением звукового удара. Этот эффект упущен, поскольку он нелинеен. Теория звукового удара будет подробно изучаться в гл.9. [c.223]

Как было указано в начале гл. 8, можно развить другой подход и охватить другой класс задач, связанный с ударными волнами сравнительно малой интенсивности. Геометрические эффекты вводятся теперь без изменения из линейной теории, после чего мы в состоянии справиться с более общими нелинейными взаимодействиями внутри волнового профиля. Приближенные методы будут развиты для нестационарных волн, первыми примерами которых явятся сферические и цилиндрические волны. Затем будет более детально исследована задача о звуковом ударе, являющаяся, по-видимому, наиболее интересным приложением теории слабых ударных волн. [c.302]

Неприятности от звуковых ударов принимают угрожающие размеры, но фактически эти удары представляют собой чрезвычайно слабые ударные волны и естественная цель — сделать их еще слабее. Максимальное избыточное давление у поверхности Земли для современных и проектируемых сверхзвуковых лайнеров составляет около 2 фунт/фут (т. е. около 0,15 кГ/см .— Перев.), что соответствует ударной волне интенсивности порядка 10 . Основную задачу для постоянной скорости и траектории полета можно рассматривать как задачу о стационарном сверхзвуковом обтекании, так что здесь будет продолжено развитие теории, изложенной в 6.17. [c.302]

Главной задачей теории звукового удара является определение ударных волн, порождаемых осесимметричным телом в стационарном сверхзвуковом полете. [c.319]

Как уже указывалось, эпюра давления, характеризующая звуковой удар, имеет сложную форму, зависящую от множества факторов, среди которых прежде всего следует отметить тип самолета, состояние атмосферы, высоту полета, характер отражения от препятствия. На рис. 5.4,0 показана наиболее характерная эпюра давления, близкая к К-об-разной. Давление в начальный момент быстро возрастает до максимального значения (пика давления), причем время нарастания т весьма мало, но конечно. Идеальной 1 -образной эпюры со временем нарастания т=0 не наблюдается. Затем давление уменьшается почти по линейному закону, при. этом минимальное значение примерно равно по абсолютной величине пику давления. Продолжительность звукового удара Т называется периодом (рис. 5.4,а). Пик давления и период Т в полной мере характеризуют идеализированную К-волну. [c.94]

Кроме пикового давления Ар важнейшим параметром N-образных волн является их период Т (длительность звукового удара). Поскольку iN-волна представляет собой идеализацию, то ее период не соответствует отрезку времени между максимумом и минимумом давления в реальной звуковой волне. Однако время нарастания давления так же, как и продолжительность замыкающего скачка, обычно невелико по сравнению с периодом Т (в среднем это отношение 1/25 /зо). так что в расчетах ими можно пренебречь. [c.96]

На рис. 5.12 приведены графики динамических коэффициентов для двух последовательных звуковых ударов — падающего и отраженного от поверхности земли (с коэффициентом отражения йо=1). вычисленные по формуле (5.6) при Х = = Г. В табл. 5.1 приведены максимальные динамические коэффициенты для различных сочетаний падающей и отраженной волн. [c.99]

При изучении воздействия звукового удара на сооружения и отдельные элементы ограждающих конструкций широко используют модельные и натурные эксперименты. Модельные эксперименты проводят в ударных трубах и специальных имитаторах звукового удара. Ударная волна в имитаторах генерируется либо последовательным взрывом двух точечных зарядов со сдвигом по времени, равным продолжительности звукового удара, либо взрывом распределенного по длине трубы набора зарядов ВВ, обеспечивающим заданный профиль iN-волны. В таких устройствах проводят испытания моделей или отдельных элементов, например оконных стекол. [c.100]

Существует много различного вида волн сейсмические, звуковые, электромагнитные и т.п. Эти волны различной физической природы относятся к разным средам и могут носить различный характер. При изучении, например, гидравлического удара (см. гл. 9) мы сталкивались с волнами сжатия упругой среды (волнами повышенного или пониженного давления). Встречаются так называемые внутренние волны, т.е. волны, возникающие на поверхности [c.611]

Причиной гидравлических ударов могут являться резкие изменения скорости потока в трубопроводе вследствие быстрого его перекрытия краном или задвижкой. Местное повышение давления перед задвижкой со скоростью звука распространяется против направления движения жидкости, воздействуя в виде ударной волны на элементы насоса и вызывая их вибрацию на звуковых частотах. [c.173]

Источником звука является колеблющееся тело, например сгущение и разрежение воздуха, вызываемое взрывом или ударом молота о наковальню, колебание струны при прикасании к ней и т. д. Эти колебания образуют звуковую волну, действующую на слуховой орган человека они измеряются герцами. Герц — это единица измерения частоты колебаний, которая соответствует од- [c.126]

Переходя к выяснению причин образования щума (гудения) в горелке, преподаватель рассказывает, что шум получается главным образом при сжигании газовоздушной смеси в инжекционных горелках высокого и среднего давления и при подаче первичного воздуха в горелки с частичным смешением более установленного предела. Следовательно, шум, в горелках образуется при поступлении в топку взрывной концентрации газовоздушной смеси, в которой газа содержится в количестве от нижнего до верхнего предела взрываемости. Попадая в таком количестве в топку, газовоздушная смесь сгорает небольшими чередующимися взрывами, при этом частицы, нагреваясь и расширяясь при сгорании газов, ударяются о частицы окружающего воздуха и образуют ряд звуковых волн, которые, соединяясь, в свою очередь, образуют шум. Следовательно, горелки гудят в результате взрывного характера горения газовоздушных смесей. Это подтверждается наблюдением за гудением, создающимся в горелках при увеличении нагрузки в них увеличивается завихрение потока смеси, повышается скорость горения и. перемещение фронта пламени, что повышает силу взрывов. [c.127]

Следовательно, такой бак по отношению к ударной волне является реактивным фильтром. А ведь ударная волна при гидравлическом ударе носит тот же характер, что и звуковая волна, с тем лишь отличием, что колебания, вызванные гидравлическим ударом, не являются гармоническими. [c.371]

Настоящая монография несомненно привлечет внимание советских читателей хотя бы по двум причинам. Во-первых, она принадлежит перу всемирно известного английского гидромеханика профессора Кембриджского университета сэра Джеймса Лайтхилла, который внес большой вклад в развитие теории волн в жидкостях, обогатив ее первоклассными исследованиями. Во-вторых, тематика этой книги весьма актуальна. Действительно, волны в жидкостях изучаются не только в классической акустике и гидромеханике, но и в океанографии, метеорологии, астрофизике, магнитной гидродинамике, теории корабля, гидравлике, физиологии кровообращения. Теория волн в жидкостях охватывает самые разнообразные физические явления, такие как приливно-отливные движения, цунами, ветровые и корабельные волны, гидравлические прыжки, ударные и взрывные волны, звуковые удары от летящего самолета, волны в ионосфере, волны в волноводах и т. д. [c.5]

Для измерения звуковых ударов целесообразно записывать их на магнитную ленту, а затем после склейки отдельных участков ленты в кольца многократно воспроизводить эти записи для частотного анализа. В таких системах используют измерительные магнитофоны, которые позволяют производить анализ записанных сигналов с частотой вплоть до 0,2 Гц. Форму волны сигнала можно наблюдать на экране осцилллографа или регистри-ювать при помощи самописца уровня. 1ри этом магнитофон используется [c.458]

Упомянем еще случаи Л -волны в виде знакопеременного импульса с нулевой общей площадью и двумя разрывами, расположенными на переднем и заднем фронтах (рис. 2.1,в). Такой импульс отвечает, в частности, звуковому удару (soni boom), возникающему в атмосфере при сверхзвуковом движении самолета. В такой волне положительный и отрицательный импульсы ведут себя, в сущности, независимо. Площадь каждого из них сохраняется, а амплитуды и длины ifa больших расстояниях сравниваются, так что импульс приобретает симметричную Л -форму. [c.42]

Механические ВВФ. шум, механический удар, гидравлический удар, аэродинамический удар, звуковой удар, ударная волна, сейсмическое воздействие, воздействие землетрясения, сейсмический удар, качка, крен, дифферент, механические колебания, вибрация, случайные колебания (вибрация), гармонические колебания (вибрация), механическое дашхе-ние, статистическое давление. [c.578]

Вся теория далее обобщается, чтобы учесть также нелинейные эффекты. Выясняется, что они обусловливают не просто количественное изменение поведения распространяющихся волн, но и некоторые качественно новые явления, имеющие замечательные свойства. В особенности следует отметить образование разрывной волны (например, ударной волны, или же гидравлического прыжка) из непрерывной волны. В разд. 2.8— 2.12 излагается нелинейная теория распространения волн в однородных трубах или каналах, а в разд. 2.13 показывается, как ее можно обобщить, чтобы учесть продольную неоднородность поперечного сечения и свойств жидкости или же диссипацию, обусловленную трением в разд. 2.14 продолжен вывод изменени , которые необходимо ввести в геометрическую акустику в связи с требованиями, налагаемыми нелинейностью. В частности, в этих разделах намечены принципы, позволяющие предсказать, в какие дни будет образовываться бора на реке Северн, или вычислить интенсивность звукового удара от сверхзвукового самолета. [c.119]

Расчет слабых волн давления можно сильно ускорить с помощью применения линеаризованных уравнений для течения сжимаемого газа. Этим приемом пользовались Цумвальд [1967] при расчете звукового удара и Лу [1967] при расчете излучения акустических волн в ближней зоне. [c.454]

Концепция волнового двин ения является одним из широчайших научных понятий, и несколько необычно, что волны можно изучать на любом техническом уровне. Поведение волн на воде, распространение света и звука известны каждому из повседневного опыта. Всеобш,ий интерес вызывают такие современные задачи, как возникновение звукового удара или пробки в потоке транспорта. С одной стороны, эти явления можно рассматривать в описательном плане без каких-либо технических сведений. С другой стороны, их интенсивно изучают и специалисты, поскольку почти любая область науки или техники связаиа с волновым движением. [c.7]

В то же время книга не ориентирована специально на гидро-и аэродинамиков. Идеи излагаются в общем виде, а приложения и обоснования приводятся с расчетом на широкий круг читателей различных специальностей. Предполагается, что паводковые волны в реках, волны в ледниках, волны в потоке транспорта, звуковые удары, взрывные волны, океанские штормовые волны и т. п. интересны всем. Не исключаются из рассмотрения и прочие области подробно обсуждаются, например, не.лннепная оптика и волны в различных механических системах. В целом, однако, представляется, что лучше сконцентрировать внимание на нетривиальных вопросах, относящихся к избранным областям, чем провести поверхностный обзор приложений к системам уравнений, выбранных из всевозможных разделов физики. [c.8]

Найдя решение этого уравнения при надлежащих граничных И.ЧИ начальных условиях, определяемых источником звука, естественно задаться рядом вопросов о связи полученного решения с исходными нелинейными уравнениями. Являются ли линейные результаты адекватными, хотя бы для малых возмущений, и не теряются ли при таком приближении какие-либо существенные качественные черты Если возмущения не являются малыми (как при взрыве или при движении сверхзвукового самолета и ракеты), то какие резу.чьтаты можно получить непосредственно из исходных нелинейных уравнений Какие изменения происходят при учете вязкости и теплопроводности Ответы на эти вопросы в газовой динамике приводят к основным идеям нелинейных гиперболических волн. Наиболее интересным явлением, которое описывается чин1ь нелинейной теорией, оказываются ударные волны, представляющие собой резкие скачки давления, плотности и скорости, например ударные волны при сильном взрыве и звуковые удары при движении высокоскоростных самолетов. Для их предсказания потребовалось развить весь сложный аппарат теории нелинейных гипербо.тических уравнений, а для по.пного понимания понадобились анализ эффектов вязкости и некоторые аспекты кинетической теории газов. [c.11]

Сечение конуса поверхностью земли определяет зону действия звукового удара. Ширина этой зоны в направлении, перпендикулярном линии полета, практически оказывается конечной из-за неоднородности атмосферы и постепенного отражения расходящихся волн от нижних ее слоев она неодинакова для самолетов различных типов и во многом зависит от высоты полета чем больше высота, тем шире полоса вдоль трассы, подверженная звуковому удару. Для типичных боевых самолетов, совершающих полеты на высоте 10—12 км, эта полоса имеет ширину 50 км. При крейсерском полете англофранцузского пассажирского самолета Конкорд на высоте 17 км ширина полосы достигает 80 км, а для американско-кого самолета Боинг 2707-300 , который должен летать на высоте 19 км, она составит 95 км,. [c.92]

Интенсивность звукового удара вдоль трассы полета и поперек нее различна (рис. 5.3). В крейсерском режиме полета она постоянна вдоль трассы, а поперек полосы уменьшается от оси к краям примерно вдвое. Однако при изменении режимов полета интенсивность звукового удара вдоль трассы резко возрастает в результате фокусировки. Так, при разгоне самолета и переходе через скорость звука интенсивность звукового удара в результате фокусировки может в несколько раз превысить интенсивность ударных волн, соответствующую крейсерскому полету. Зона фокусировки при разгоне, имеющая форму полумесяца, обычно невелика—около 10 км вдоль трассы, и при регулярных полетах будет занимать фиксированцое положение на расстоянии до 200 км от аэродрома. Определить положение этой зоны можно лишь с точностью до нескольких километров, так что полосы, где будет наблюдаться фокусировка, протянутся на 20—22 км вдоль трасс эти участки будут наиболее опасны. [c.93]

При маневрах самолета на сверхзвуковой скорости, связанных с изменением курса, также происходит фокусировка, резко повышающая избыточное давление на фронте ударной волны (так называемая суперфокусировка). Известны случаи десятикратного увеличения интенсивности звукового удара при виражах самолета, а также двойные и тройные повторные удары, вызванные суперфокусировкой. [c.93]

Эффекты, близкие к фокусировке, могут наблюдаться и при падении звуковых ударных волн на неплоские поверхности. Таким воздействиям подвергаются тупиковые участки долин с крутыми склонами или улиц с высокими зданиями. Отражение волн от поверхности земли или сооружений и их последующее взаимодействие с падающими волнами значительно меняет интенсивность и всю эпюру давлений при звуковом ударе. Коэффициент отражения звуковой волны от плоской поверхности зависит от упруги.х свойств преграды для мягких материалов он близок к 1, для абсолютно жестких равен 2. Для зданий наиболее характерен случай, когда ограждающие конструкции, например оконные стекла, подвергаготся действию падающей и отраженной от зем ной поверхности волны (рис. 5.8), Нё этом же рисунке показаны типичные эпюры давления при последовательном действии двух N-волн одинаковой интенсивности в различных по высоте точках сооружения. [c.96]

При фокусировке период волны увеличивается Б среднем до 1,5 раза по сравнению с номинальным значением, причем резко меняется характер эпюры давления. Увеличение длительности звукового удара при суперфокусировке менее существенно. [c.96]

Изложены огранизационные и правовые вопросы управления охраной окружающей среды, способы защиты от загрязнения атмосферного воздуха, почв и водоемов. Рассмотрены методы ограничения воздействия на окружающую среду шума самолетов, звукового удара, электромагнитных полей, инфразвуковых волн, вопросы безотходной технологии производства, экономической эффективности природоохранных мероприятий в гражданской авиации. [c.523]

Источником звука может быть любое колеблющееся тело, возбуждающее в окружающей среде звуковые волны. Способность тел излучать звук во многом зависит от размеров поверхности тела. Чем больше площадь поверхности колеблющегося тела по сравнению с длиной волны, тем лучще оно излучает звук. Струна, имеющая малую поверхность, излучает звук небольшой интенсивности. В этом можно легко убедиться, если натянуть струну между двумя твердыми зажимами и ударить по струне. [c.233]

В начале 1895 г. ученый сконструировал переносный прибор, схема которого изображена на рисунке, взятом из его статьи в январском (1896 г.) номере Журнала Русского физико-химического общества [36]. Электрическое сопротивление когерера, последовательно включенного в цепь чувствительного электромагнитного реле и гальванической батареи, резко изменялось в поле электромагнитной волны, что вызывало срабатывание реле. При этом контакты реле замыкали цепь электрического звонка, который сигнализировал о приеме колебаний ударом по колокольчику. При обратном движении молоточек звонка ударял по когереру, встряхивал опилки и когегер мгновенно возвращался в чувствительное состояние. Таким образом, каждое срабатывание прибора вызывало звуковой сигнал и самовосстановление его работоспособности. Этот принцип автоматического восстановления чувствительности когерера и был важной отличительной принципиальной особенностью прибора А. С. Попова в сравнении с предшествующими аппаратами Бранли и Лоджа. А. С. Попов четко понимал это, отмечая, что такая комбинация, конечно, удобнее, потому что будет отвечать на электрические колебания, повторяющиеся одно за другим [35, с. 64]. [c.310]

Головные телефоны снабжены мягкими резиновыми или фетровыми кольцами, плотно прилегающими к коже и защищающими работающего от внешней звуковой волны. Предсказать заранее эффективность подобного прибора было невозможно в физиологии слуха еще множество темных мест. Так что Хетагури, построивший свой прибор — звуковой генератор, пьезодатчик, преобразовательный каскад, двухполупериодный выпрямитель — с помощью преподавателя радиотехники Вассермана начал испытывать его сам. Оказалось, что работать в самом деле гораздо приятнее, когда мелодичные звоны заглушают удары. Впрочем, может быть, дополнительный звук вообще не нужен Заглушить уши намертво — п все. [c.265]

УДАР твёрдых тел—совокупность явлений, возника-юищх при столкновении движущихся твёрдых тел, а также при нек-рых видах взаимодействия твёрдого тела с жидкостью или газом (У. струи о тело, У. тела о поверхность жидкости, гидравлич. У., действие взрывной или ударной волны на твёрдое тело и др.). Промежуток времени, в течение к ого длится У., обычно очень мал (на практике 10 —10 с), а развивающиеся на площадях контакта соударяющихся тел силы (т. н. ударные, или мгновенные) очень велики. За время У. они изменяются в широких пределах и достигают значений, при к-рых ср. величины давления (напряжений) на площадках контакта имеют порядок Ю и даже 10 атм. Действие ударных сил приводит к значит, изменению за время У. скоростей точек тела. Следствиями У. могут быть также остаточные деформации, звуковые колебания, нагревание тел, изменение меха-нич. свойств их материалов (в частности, их упрочение), полиморфные и хим. превращения и др., а при скоростях соударения, превышающих критические,— разрушение тел в месте У, Критич. скорости для металлов имеют порядок 15 м/с (медь)—150 м/с и более (высококачеств. стали). [c.205]

Теория гидравлического удара возникла в конце XIX века. Некоторые частные вопросы этой теории — скорость распространения волны давления — были разрешены рядом ученых Резалем (1876 г.), Кортевегом (1878 г.), Громекой (1883 г.) при объяснении физиологических (распространение пульса) и звуковых явлений. Но только в 1898 г. профессор Н. Е. Жуковский в своей классической работе О гидравлическом ударе в водопроводных трубах" дал общее решение задачи, т. е. установил связь между изменениями скорости и колебанием давления жидкости, которые распространяются с определенной скоростью вдоль трубопровода. Теория эта возникла в связи с изучением гидравлического удара в водопроводных трубах на Алексеевской водокачке в Москве. На основании общего решения задачи Н. Е. Жуковским была найдена формула повышения давления при прямом ударе, носящая его имя. Кроме вывода основных формул, Н. Е. Жуковский рассмотрел еще целый ряд теоретических и практических вопросов этого явления. В 1903 г. вышла работа итальянского инженера Ал-лиеви, в которой он развил, используя основные положения теории гидравлического удара, разработанной Н. Е.Жуковским теорию непрямого удара и дал ряд методов для решения практически важных задач. Дальнейшее развитие теории шло по пути решения различных частных задач, опытной про- [c.9]

Расчет снижения уровня звукового давления, излучаемого плоскими или цилиндрическими поверхностями при устройстве упругих прокладок между вибровозбудителем и этими поверхностями, содержится в работах [4, 5]. В тех случаях, когда передача вибрации осуществляется изгибными волнами, целесообразно применять материалы с повышенным внутренним трением (хромистую сталь, марганцевоыедные сплавы и т. п.) или вибропоглощающие покрытия [9]. Действенным средством снижения средне- и высокочастотной вибрации может быть использованпе таких вибровозбудителей и соединений, в которых возбуждение и передача вибрации рабочему органу происходит без ударов или почти без ударов (электромагнитное возбуждение, подшипники скольжения и т. д.). Шумообразование в электровибрационных машинах подробно рассмотрено в [14]. [c.226]

Совсем недавно группа Харвея экспериментально показала [5], что большая часть обычно наблюдаемых примеров кавитации и образования пузырей в действительности обусловлена присутствием газовых зародышей. В наглядном опыте они помещали воду в стеклянную трубку и выдерживали ее под большим гидростатическим давлением, чтобы растворить все находившиеся в ней газы. В результате они получали систему, совершенно лишенную газовых зародышей. Обработанная таким образом вода, — говорится в их статье,— обладает замечательными свойствами. Ее можно нагреть до температуры свыше 200° С без взрывного вскипания. При распространении в ней интенсивных звуковых волн высокой частоты не наблюдается ни кавитации, ни образования пузырей. И, наконец, если снизить давление в системе до давления паров воды, то умеренное постукивание не оказывает никакого эффекта, и только очень резкие удары вызывают образование пузырей . [c.29]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...