Распространение звука вязких

Для хрупкого разрушения характерна высокая скорость распространения трещины, достигающая приблизительно 0,4 скорости распространения звука в металле. Отсюда скорость распространения хрупкой трещины для стали должна составлять около 2 10 м/с. Скорость распространения вязкой трещины значительно ниже и определяется скоростью нарастания напряжений. [c.606]

Система уравнений, описывающая распространение звука в вязкой теплопроводящей среде, имеет вид [Ландау, Лифшиц, 1986] [c.183]

Кратко изложенные выше факты являются серьезным доводом в пользу пригодности уравнений Навье — Стокса для потоков несжимаемых вязких жидкостей, к которым относятся течения обычных газов и жидкостей при скоростях, значительно меньших скорости распространения звука (т. е. если М<0,2). Однако для большинства приложений нельзя полагаться на правдоподобные гипотезы, перечисленные в 1, хотя эти гипотезы в других условиях могут оказаться полезными. Поэтому особенно при рассмотрении турбулентности требуется весьма [c.74]

Оба типа разрушения — вязкое и хрупкое — включают в себя две стадии 1) зарождение зародышевой трещины и 2) ее распространение. По механизму зарождения трещин хрупкое и вязкое разрушение принципиально не различаются. Качественное различие между ними связано со скоростью распространения трещины. При хрупком разрушении эта скорость очень велика — ока достигает 0,4—0,5 скорости распространения звука в материале образца. В случае же вязкого разрушения трещина распространяется с относительно малой скоростью, соизмеримой со скоростью деформации образца. [c.73]

Релаксационная составляющая связана с процессами периодического смещения термодинамического равновесия, вызванными колебаниями давления и температуры в звуковой волне. Из-за малости времени релаксации для большинства жидкостей измеренное значение поглощения (или объемной вязкости) увеличивается по сравнению с рассчитанным без учета акустической релаксации. Дисперсия звука возникает как вследствие обмена энергией между областями сжатия и разрежения, связанного с явлениями теплопроводности и вязкого трения, так и в результате акустической релаксации, т. е. вызванных звуком процессов, протекающих на молекулярном уровне. Следует также учитывать возможность дисперсионных явлений при распространении звука в жидкостях, обусловленных наличием твердых фаз, ограничивающих пробу жидкости. Подчеркнем, что коэффициент поглощения, как и скорость звука, сильно зависит от температуры, что позволяет проводить политермические акустические исследования. [c.80]

При распространении звуковых волн в вязкой среде часть энергии превращается в тепло — происходит поглощение звука. На характер распространения звука существенно влияет температура среды. В табл. 14 приведены акустические свойства некоторых сред, встречающихся при теплотехнических исследованиях. [c.115]

Изучение распространения звука в текучих средах, т. е. в жидкостях и газах, начнем с классической гидродинамики. Как известно, в гидродинамике предполагается, что покоящаяся текучая среда является однородной, изотропной, вязкой, теплопроводной, химически инертной. Любую проблему движения в рамках гидродинамики можно рассмотреть с помощью системы четырех дифференциальных уравнений, которые выражают закон Ньютона, уравнение состояния текучей среды, закон сохранения массы (уравнение непрерывности) и закон сохранения энергии в термодинамическом процессе движения среды. [c.166]

Параллельно с развитием гидродинамики вязкой жидкости протекало создание динамики газа, обладающего свойством сжимаемости. Первоначальные исследования в этой области были тесно связаны с зарождением термодинамики и акустики. Первое теоретическое определение скорости распространения звука дал Ньютон, считавший этот процесс изотермическим, а скорость распространения равной корню квадратному из отношения давления газа к его плотности. На самом деле, как показал значительно позднее Лаплас, процесс распространения звуковых колебаний гораздо ближе подходит к адиабатическому. Это привело Лапласа к формуле, применяемой и в настоящее время и отличающейся от формулы Ньютона коэффициентом под знаком корня. [c.28]

Для того чтобы определить, от каких параметров среды и волны зависит коэффициент поглощения а, следует учесть все диссипативные процессы, происходящие при распространении звука в среде [4, 5]. При учете вязкости и теплопроводности в волновое уравнение (1.3) должен быть добавлен диссипативный член. Для его нахождения мы должны использовать уравнения гидродинамики вязкой теплопроводящей жидкости. Выпишем эти уравнения для случая распространения звука, когда скорость V есть акустическая скорость и когда квадратичными членами р , р , можно пренебречь, т. е. будем рассматривать линейный случай. [c.39]

Установление тесной связи между рассеянием света и упру-гими тепловыми волнами в среде привело к созданию релаксационной теории распространения звука в жидкостях и обнаружению значительной дисперсии скорости звука в маловязких и вязких жидкостях и к ряду других существенных результатов. [c.8]

Некоторые соотношения, вытекающие из релаксационной теории распространения звука в вязких средах [c.336]

Вполне возможно также, что распространение звука или гиперзвука в весьма вязких средах вообще не может быть описано в рамках существующей релаксационной теории [296]. [c.349]

Ш ) Примечание к корректуре. Опираясь на выводы экспериментального исследования [269], Исакович и Чабан [632, 633] развили нелокальную теорию распространения звука в вязких средах. Формулы новой теории содержат одно время релаксации и хорошо описывают сложные закономерности явления (см. рис. 78—80). [c.349]

Рассмотрим теперь вопрос о том, каким образом влияет наличие процессов с большим временем релаксации (для определённости будем говорить о химических реакциях) на распространение звука в жидкости. Для этого можно было бы исходить из уравнения движения вязкой жидкости с С, определяемым формулой (78,6). Проще, однако, рассматривать движение формально как не вязкое, но с давлением р, определяющимся не уравнением состояния, а полученными здесь формулами. Тогда все известные нам уже из 63 общие соотношения остаются формально применимыми. В частности, связь волнового [c.379]

Низкая скорость распространения вязкой трещины, определяемая скоростью приложения нагрузки. Высокая скорость распространения хрупкой трещины, составляющая около 0,4 от скорости звука в металла ( 2 10 м/с) [c.605]

Вторая подсистема описывает генерацию, распространение и поглощение волн давления или звука в вязкой теплопроводящей сжимаемой среде и представляет собой звуковую моду [c.42]

Вязкое разрушение обусловлено малой скоростью распространения трещины. Скорость распространения хрупкой трещины весьма велика — близка к скорости звука. Поэтому нередко хрупкое разрушение называют внезапным или катастрофическим разрушением. [c.56]

При распространении ударной волны по неподвижному газу вдоль твердой поверхности вязкий пограничный слой впереди фронта отсутствует. Однако при условиях, когда на твердой поверхности впереди ударного фронта имеется слой нагретого газа (в течении относительно фронта), давление торможения потока в нагретом слое уменьшается вследствие увеличения скорости звука. При достаточно высокой температуре в нагретом слое, когда давление торможения оказывается ниже давления за фронтом ударной волны, возникает явление отрыва, аналогично тому, как это происходит при взаимодействии ударной волны с вязким пограничным слоем. Отметим, что температура в нагретом слое, необходимая для возникновения отрыва, уменьшается по мере увеличения амплитуды ударной волны. [c.311]

Из табл. 1 видно, что для вязкой жидкости распространение поперечных волн невозможно при тех дополнительных условиях, которые мы выше поставили. Большею частью продольные волны, возникающие в вязкой жидкости, стационарны, тогда как в невязкой жидкости продольные волны распространяются со скоростью звука, а поперечные опять-таки стационарны. [c.43]

Распространение монохроматического звука в поглощающей жидкости часто описывают на основе волнового уравнения (1.23), заменяя в нем комплексной величиной. Для однородной среды такой подход является точным. Однако в общем случае это не так. Например, на границах раздела решения уравнения (1.23), имеющего второй порядок, можно подчинить лишь двум граничным условиям, а в случае вязкой теплопроводящей жидкости независимых граничных условий будет восемь как и в твердом теле, должны быть непрерьшны три компоненты тензора напряжений, скорости частиц, а также температура и нормальная к границе компонента к Э Г/Эи плотности потока тепла. (В противном случае согласно уравнениям (7.2) и (7.3) на границе обращалась бы в бесконечность плотность энтропии, а вместе с ней и давление.) В случае, когда теплопроводностью можно пренебречь (к -> 0) для тензора напряжений в вязкой жидкости из (71)-(7.3) и (1.7) получаем [c.147]

Обращаясь к рассмотрению вопроса о поглощении звука, мы должны прежде всего вспомнить о том, что всякая среда (в частности, и воздух) обладает известной вязкостью. При распространении звуковой волны в газообразной среде хаотическое тепловое движение приводит к обмену молекулами между слоями газа, обладающими различным количеством упорядоченного (колебательного) движения в результате этого быстрее движущиеся слои теряют некоторое количество движения, а медленнее движущиеся слои получают добавочный импульс. Обмен количествами движения между двумя слоями газа, расположенными рядом в направлении распространения волны, эквивалентен действию сил вязкого трения, работа которых необратимо переходит в тепло. Соответствующая энергия безвозвратно теряется волной, чем и обусловлено поглощение звука за счёт вязкости среды. [c.439]

Вязкое разрушение обусловлено малой скоростью распространения треш.ины. Скорость распространения хрупкой трещины велика — близка к скорости звука. Поэтому нередко хрупкое разрушение называют внезапным или катастрофическим разрушением. Вязкому разрушению соответствует большая работа распространения трещины. [c.43]

В звуковой волне наряду с плотностью и давлением испытывает периодические колебания около своего среднего значения также и температура. Поэтому вблизи твёрдой стенки имеется периодически меняющаяся по величине разность температур между жидкостью и стенкой, даже если средняя температура жидкости равна температуре стенки. Между тем на самой поверхности температуры соприкасающихся жидкости и стенки должны быть одинаковыми. В результате в тонком пристеночном слое жидкости возникает большой градиент температуры температура быстро меняется от своего значения в звуковой волне до температуры стенки. Наличие же больших градиентов температуры приводит к большой диссипации энергии путём теплопроводности. По аналогичной причине к большому поглощению звука приводит при наклонном падении волны также и вязкость жидкости. При таком падении скорость жидкости в волне по направлению распространения волны) имеет отличную от нуля компоненту, касательную к поверхности стенки. Между тем на самой поверхности жидкость должна полностью прилипать к стенке. Поэтому в пристеночном слое жидкости возникает большой градиент касательной составляющей скорости ), что и приводит к большой вязкой диссипации энергии (см. задачу 1). [c.372]

Разрушение бывает либо хрупким, либо вязким. Хрупкое разрушение представляет собой очень быстрое распространение трещины после незначительной пластической деформации или вообще без нее. После начала роста трещины при хрупком поведении материала скорость ее распространения быстро возрастает от нуля до некоторой предельной величины, равной примерно трети скорости распространения звука в материале. В поликристаллических материалах разрушение происходит по плоскостям расщепления кристаллов, в результате чего поверхность разрушения получается зернистой из-за различия ориентации кристаллов и плоскостей их расщепления. Иногда хрупкое разрушение происходит в основном по границам зерен такое разрушение называется межкристалли-ческим. [c.44]

О других вариантах вынужценного рассеяния звука. Как уже говорилось, рассеяние на резонансных элементах - пузырьках - аналогично ВКР в оптике. Возможно, однако, и рассеяние на различных типах волн, не имеющих выраженных резонансов, но изменяющих скорость распространения звука. Такими модами могут быть в вязкой жидкости вихревые моды, тепловые волны и, наконец, гидродинамические моды - акустические течения. Все это - аналоги рассеяний рэлеевского типа в оптике. [c.197]

Цвиккер и Костен [222] рассматривали закономерности распространения звука в вязком теплопроводном газе в цилиндрических трубках, Био [258] — в вязкой жидкости, заполняющей такую среду, П. П. Золотарев — в теплопроводящей жидкости в щелевых каналах [82]. [c.95]

Вывести уравнение, описывающее распространение звука в узком слое вязкой среды, ограниченном двумя параллельными твердыми плоскостями. Расстояние между ними много меньше длины волны. Колебательная скорость частиц среды одинакова во всем поперечном сечеиии, за исключением тонкого по-гранслоя у стенок, где она убывает до нуля. Установить вид диссипативных членов уравнения, описывающих действие вязкости в объеме слоя и вблизи границ. [c.49]

Поглощение звука осуществляется самыми различными физи ческими механизмами. В ряде случаев диссипативные силы со здаются при трении колеблющейся среды о неподвижную границу Возникающая сила внешнего трения действует на среду в на правлении, противоположном скорости среды, а по величине про порциональна этой скорости. К этому случаю можно свести дей ствие стенок на волну в жидкости, заполняющей узкий капилляр если толщина пограничного вязкого слоя превышает радиус капилляра, то можно считать, что силы трения со стороны стенок приложены ко всему объему среды, заполняющей капилляр, а не только к поверхности столба жидкости, прилегающей к стенкам. К такому же случаю сводится и распространение звука в порах акустической штукатурки. [c.392]

Влияние поглощения упругой волны на ширину компонент Мандельштама—Бриллюэна впервые рассматривалось Леонтови-чем [135, 138], а затем и в ряде других работ [29, 30, 45, 47]. Задача для поглощающей среды отличается от только что рассмотренного идеализированного случая лишь в том отношении, что вместо уравнения (5.5) следует взять уравнения Стокса для распространения звука в вязкой среде. Уравнения эти могут быть написаны в следующей форме [136, 137] [c.87]

В равновесном состоянии является функцией р и р, а в том случае, когда равновесия нет (распространение звука через жидкость) I подчиняется кинетическому уравнению или уравнению реакции. В таком случае равномерное расширение ведет к вязким напряжениям. Если частота звука невелика (медленные процессы), то вязкие напряжения могут быть учтены вторым коэффициентом вязкости, другими словами, для таких медленных процессов справедливо уравнение Стокса сг] = 0. При быстрых процессах (гиперзвук) влияние вязкости не исчерпывается учетом второго коэффициента вязкости, который на высоких частотах играет малую роль или даже вовсе не играет роли. Из формул, полученных в релаксационной теории Мандельштама и Леонтовича [421], следует, что коэффициент поглощения, обусловленный вторым коэффициентом вязкости, при больших частотах звука вообще перестает зависеть от частоты. В самом простом случае формула, выражающая зависимость поглощения от частоты, по форме совпадает с формулой Кнезера для поглощения звука в многоатомг ных газах. [c.286]

Исходные ур-ния Г. д. явл. следствием применения осн. законов механики и термодинамики к движущемуся объёму сжимаемого газа. Неустано-вхшшиеся движения вязкого сжимаемого газа, когда параметры газового потока в каждой его точке изменяются с течением времени, описываются полными Навъе — Стокса уравнениями. Одной из осн. физ. особенностей движения сжимаемых сред явл. возможность образования и распространения в них ударных волн, к-рые движутся со скоростью, превышающей скорость распространения звук, волн и представляют собой узкую область чрезвычайно больших градиентов давления, плотности, темп-ры и скорости газа. [c.103]

В этой главе изучается роль касательных напряжений, возникающих в области контакта деформируемых тел (упругих и вязко-упругих) при их относительном скольжении или качении, а также в условиях предварительного смещения, когда внешняя тангенциальная сила не превосходит величины предельного трения, соответствующей началу скольжения. Считается, что скорости скольжения и качения тел много мр ньше скорости распространения в них звука. Это даёт основание пренебречь динамическими эффектами при постановке контактных задач. [c.131]

Воздух и другие реальные среды обладают вязкосгью. Поэтому кинетическая энергия колеблющихся частиц среды постепенно рассеивается благодаря вязкому трению. Этим объясняется уменьшение переносимой волной энергии (интенсивности) по мере ее распространения волна (звук) затухает. Опыт показывает, что убывание интенсивности I звука с расстоянием X происходит по экспоненциальному закону [c.400]

Что здесь можно предпринять Каким образом заглушить шум, бегущий в газовом потоке вдоль трубы или воздуховода Если воздуховод полностью перекрывает отверстие, звук будет распространяться внутри него двумя путями часть волн, вошедших в воздуховод, побеж ит, отражаясь последовательно то от одной, то от другой стенки. Другие волны побегут прямо вдоль воздуховода как плоские волны, не ударяясь о стенки. Если стенки воздуховода плохо отражают звук, то есть поглощают его, то волны первого типа далеко не убегут . Как далеко пробегут эти волны, зависит от угла, под которым они падают на стенки, ширины воздуховода и коэффщиента поглощения облицовки стснок. Для обычного типа звукопоглощающей облицовки амплитуда волн, падающих под углом, превышающим 30°, снизится до уровня плоских волн уже на расстоянии примерно четырех поперечников воздуховода (рис. 54). Что касается плоских волн, то причина их поглощения не так проста. При распространении плоской волны вдоль облицованного воздуховода она частично (вблизи стенок) бежит в звукопоглощающем материале. При колебаниях частиц воздуха вперед и назад вязкое [c.249]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...