Звуковые волны в движущейся среде

Можно получить уравнение Риккати также для импеданса. Определение импеданса звуковой волны в движущей среде было дано в п. 2.6 [c.200]

Чтобы выделить нормальные волны в звуковом поле в движущейся среде, будем исходить из интегрального представления (15.33). Будем считать, что в среде имеется диссипация волн, хотя бы сколь угодно слабая. Не ограничивая общности, положим =д о =0, перейдем к цилиндрическим координатам (12.2) и обозначим [c.346]

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]

Соотношение со = сА между частотой и волновым вектором имеет место только для монохроматической звуковой волны, распространяющейся в неподвижной среде. Нетрудно получить аналогичное соотношение для волны, распространяющейся в движущейся среде (и наблюдаемой в неподвижной системе координат). [c.369]

В некотором смысле обратным случаем является распространение в неподвижной среде звуковой волны, испускаемой движущимся источником. Пусть U обозначает теперь скорость движения источника. Перейдем от неподвижной системы координат к системе К движущейся вместе с источником в системе К жидкость движется со скоростью — U. В системе К, где источник покоится, частота излучаемой им звуковой волны должна быть равна частоте соо колебаний, совершаемых источником. Изменив в (68,1) знак перед и и вводя угол 0 между направлениями U и к, будем пметь [c.371]

Движение среды влияет на характер распространения звуковых волн, их излучение и приём. В движущейся среде скорость распространения волнового [c.42]

На основании подобного рода экспериментов с применением акустического интерферометра можно не только выяснить основные особенности распространения звуковых волн в неоднородной и движущейся среде, подобной нашей атмосфере, но [c.234]

На основании подобного рода экспериментов с применением акустического интерферометра можно не только выяснить основные особенности распространения звуковых волн в неоднородной и движущейся среде, подобной нашей атмосфере, но также сделать ряд интересных выводов о внутренней структуре потока ). [c.237]

Распространение звуковых волн в турбулентной атмосфере описывается уравнениями акустики движущейся неоднородной среды. Выведем эти уравнения, исходя, как обычно, из условия адиабатичности движения и описывая само движение уравнениями Эйлера ) Запишем уравнение адиабатичности в виде [c.559]

При М os ф > 1 + I/sin О (что возможно лишь при М > 2) величина X снова вещественна, но теперь надо выбрать ч < 0. Согласно (8) при этом -4 > 1, т. е. отражение происходит с усилением волны. Более того, знаменатели выражений (8) с х < О могут обратиться в нуль при определенных углах падения волны, и тогда коэффициент отражения обращается в бесконечность. Поскольку этот знаменатель совпадает (с точностью до обозначений) с левой стороной уравнения (3) предыдущей задачи, то можно сразу заключить, что резонансные углы падения определяются равенствами (5) я (6) (последнее — при М>2 ). В свою очередь, бесконечность коэффициента отражения (и прохождения), т. е. конечность амплитуды отраженной волны при стремящейся к нулю амплитуде падающей волны, означает возможность спонтанного излучения звука поверхностью разрыва раз созданное на ней возмущение (рябь) неограниченно долго продолжает излучать звуковые волны, не затухая и не усиливаясь при этом энергия, уносимая излучаемым звуком, черпается из всей движущейся среды. [c.455]

Условия (90,12—13) отвечают наличию у уравнения (90,10) комплексных корней, удовлетворяющих требованиям (90,11). Но в определенных условиях это уравнение может иметь также и корни с вещественными со и kx, отвечающие уходящим от разрыва реальным незатухающим звуковым и энтропийным волнам, т. е. спонтанному излучению звука поверхностью разрыва. Мы будем говорить о такой ситуации как об особом виде неустойчивости ударной волны, хотя неустойчивости в буквальном смысле здесь нет, — раз созданное на поверхности разрыва возмущение (рябь) неограниченно долго продолжает излучать волны, не затухая и не усиливаясь при этом энергия, уносимая излучаемыми волнами, черпается из всей движущейся среды ). [c.475]

Важно, что только часть пространства, находящегося внутри конуса, который называют конусом Маха, возмущена движущейся частицей. Все остальные частицы среды в момент времени I находятся в покое. Следовательно, картину движения тела (точки) со сверхзвуковой скоростью можно представить себе как непрерывный процесс распространения последовательности звуковых волн внутри конуса Маха, движущегося вместе с телом. Чем больше скорость V, тем меньше а, тем уже раствор конуса, тем меньшая область пространства возмущена движущейся частицей. [c.411]

Исключение из этого правила возможно только в том случае, когда в процессе остывания формируются источники акустических волн, движущиеся с околозвуковыми скоростями. Такие источники, несмотря на их малую амплитуду, могут возбуждать мощные акустические импульсы за счет длительного синфазного сложения звуковых волн, возбуждаемых в различных точках среды [40]. [c.177]

Если скорость среды, в которой распространяется звуковая волна, отлична от нуля, то закон дисперсии (5.11) уже будет нарушен. Например, если плоская волна распространяется в однородном движущемся вдоль X с постоянной скоростью г>о потоке, то из (5.9) следует закон дисперсии [c.94]

Действительно, общее поступательное движение среды не имеет значения, так как оно попросту приводит к переносу звуковой волны. Потому достаточно, чтобы условие (1.66) соблюдалось в какой-нибудь одной из равномерно движущихся систем координат. [c.27]

Обсудим физический смысл полученных результатов. Если величина к (9.55) положительна, то при отражении звуковая волна усиливается. Это объясняется двумя причинами. Во-первых, существует приток акустической энергии из 2 = Это явление имеет место и при отражении от однородной движущейся среды (см. п. 2.6). Оно обусловлено тем, что прошедшая в полупространство 2 <2 звуковая волна имеет отрицательную энергию, т.е. энергия течения в отсутствие волны больше, чем при ее наличии. [c.194]

Волновое уравнение для звукового ноля в неоднородной движущейся среде возьмем в виде (8.1)-(8.3). Вертикальные зависимости акустического давления Фи г-компоненты смещения частиц в волне / связаны равенствами (8.35). Для удовлетворения (8.35) введем формально понятие [c.199]

Для вычисления коэффициента В в случае слоистого движущегося полупространства предположим, что величина = 1 - fi,Vo(2)/ o, где (ь = кд (ф i) ( os i/i I, sin i/i 1, 0), положительна лри всех г < 0. Это условие означает, что проекция скорости течения на плоскость падения волны меньше фазовой скорости с/<7 следа звуковой волны на горизонтальной плоскости, и позволяет описывать поле, формирующееся в нижней среде, в координатах (х, y,i), где (см. и, 1.2) [c.313]

Звуковая волна, излученная в неограниченную среду, убывает при распространении вследствие расхождения во все стороны. Действие переговорных труб основано на том, что в среде, заключенной в трубу, волна не расходится. Так же без расхождения происходит распространение звука в водопроводных трубах, в вентиляционных каналах, в длинных коридорах, в туннелях метро и т. п. В метро шумно именно потому, что звук, создаваемый движущимся поездом, не расходится в стороны, а бежит внутри туннеля действительно, в местах выхода линии наружу шум, слышимый внутри вагона, резко снижается. Распространение в трубах интересно именно отсутствием расхождения волн в стороны. [c.230]

Неподвижные идеальные и реальные жидкости неразличимы по своим механическим свойствам и в тех и в других касательных напряжений нет, а давление зависит только от степени сжатия среды. В движущихся идеальных жидкостях давление так же зависит от степени сжатия, как и при покое, и касательных напряжений по-прежнему нет. В реальной движущейся жидкости давление зависит от степени сжатия по-друг,ому, чем в покоящейся кроме того, в ней появляются дополнительные внутренние напряжения (как нормальные, так и касательные), зависящие от движения среды и поглощающие механическую энергию звуковых волн, превращая ее в тепло. Таким образом, в реальных жидкостях при движении имеются два вида напряжений упругие, не приводящие к потерям механической энергии, и диссипативные, приводящие к потерям. [c.388]

Сделаем одно замечание относительно сдвиговой вязкости и объемной вязкости. Микроскопическая картина сдвиговой вязкости, как мы говорили, нелокальна слой среды, движущейся с большей скоростью, захватывает соседний слой, движущийся с меньшей скоростью, ускоряя его и в свою очередь замедляясь. Для газов молекулярная картина этого процесса заключается в диффузии молекул из одного слоя в другой и обратно, сопровождающейся обменом количеством движения, что и приводит к выравниванию средних скоростей слоев. Для объемной вязкости обменного механизма нет, так как при всестороннем сжатии все участки среды находятся в одинаковых условиях. Поэтому в основе явления объемной вязкости должен лежать локальный механизм обычно это какой-либо релаксационный механизм. Термин релаксация применяют в случаях, когда давление, создаваемое внезапным изменением сжатия, постепенно убывает, стремясь к некоторому равновесному значению, отвечающему данному сжатию. Если время релаксации , характеризующее такое запоздание, не очень мало по сравнению с периодом звуковой волны, то в гармонической волне давление будет отставать по фазе от сжатия. Это приводит к некоторой частотно-зависящей добавке к давлению, которое имело бы место при таком же статическом сжатии. При низких частотах добавка равносильна появлению объемной вязкости. Для более высоких частот добавка приводит, помимо добавочного поглощения, к изменению скорости звука (дисперсия скорости). [c.393]

Слагаемое р у (у п) должно проявиться в случае препятствия с нетвердой поверхностью, например, при падении звуковой волны на поверхность раздела двух жидкостей. Сила, вызванная этим слагаемым, обусловлена импульсом, передаваемым препятствию движущейся средой, проникающей внутрь препятствия. [c.57]

Если М << 1, то уравнение является эллиптическим и звуковые поля в среде, движущейся с дозвуковой скоростью, не отличаются качественно от полей в неподвижной среде. Если же М > 1, то уравнение становится гиперболическим. Решения таких уравнений рассматриваются в газодинамике больших скоростей. При больших скоростях в среде появляются скачки уплотнения и ударные волны, которые отсутствуют при дозвуковых скоростях. Изучение подобных проблем имеет смысл в аэродинамике, в гидроакустике же столь большие скорости не встречаются. [c.8]

Оиределим плотность энергии звуковой волны в движущейся среде. Полная мгновенная плотность энергии дается выраженпем [c.370]

Усиление звука при отражении не противоречит закону сохранения энергии при отражении звуковая волна отбирает часть энергии потока. Другими словами, энергия преломленной волны в движущейся среде в этих условиях оказывается отрицательной. Конечно, строго говоря, наще рассмотрение перестает быть применимь1м буквально в случае падения волны под резонансным углом. Это следует хотя бы из нарушения предположения о малости возмущения среды звуком. Обращение коэффициента отражения в бесконечность указывает на возникновение автоколебаний в системе. Для обнаружения которых анализ коэффициента отражения плоских волн часто оказывается очень удобным теоретическим средством (10], [c.45]

В.Д. Нацик [16] предположи г, что существует аналогия между изучением звуковых волн и движущимися дислокациями при переходе границы двух сред с разными модулями упругости и процессом излучения электромагнитных волн движущимися зарядами при переходе границы двух сред, различающихся ди-элек1рическими постоянными. Это позволило предсказагь возникновение звуковых сигналов при переходе дислокации через плоскость разрыва модулей упругости (например, при переходе дислокаций через границу зерна в поли-кристаллическом металле или при выходе дислокации на поверхность) и зависимость интенсивности звукового импульса переходного излучения от скорости, с которой дислокация выходит на поверхность. [c.258]

Что будет после того, как на профиле простой волны возникнут бесконечные градиенты В разных физических ситуациях ответ различен. Например, если это волна на поверхности жидкости, то она просто обрушится, превратившись в брызги если это поток невзаимодействующих частиц, то в профиле волны возможна неоднозначность — после образования разрыва в основном потоке образуется несколько разных потоков, движущихся с существенно разными скоростями (многопотоковость). Для звукового же или электромагнитного поля, где неоднозначность недопустима, дальнейшее развитие нелинейной волны зависит от того, какие эффекты будут преобладать в области быстрого изменения поля — диссипативные или дисперсионные. Анализом бегущих волн в нелинейных средах с диссипацией и дисперсией мы сейчас и займемся. [c.389]

В работах [45—49] для измерений компоненты скорости ветра использовался акустический микроанемометр. Его принцип действия основан на зависимости скорости распространения звука в движущейся среде от скорости среды. Пусть — скорость звука в неподвижной среде. Тогда фазовая скорость звука в направлении п равна с = Со 4- пг , где V — скорость среды относительно неподвижного источника звука. Пусть излучатель звука И (рис. 9) излучает звуковые волны с частотой <о, которые [c.119]

ВОЛНА бегущая—распространение возмущения в среде ВОЛНА (световая — электромагнитное излучение, содержащее в своем составе синусоидальные электромагнитные волны с длинами волн в диапазоне 0,4...0,76 мкм синусоидальная—распространение в среде гармонических колебаний какой-либо физической величины, происходящих со строго определенной частотой спиновая — волна нарушений спинового порядка в магнитоупорядоченной среде (ферромагнетике, ферримагнетике и антиферромагнетике) ударная — распространение в среде области, внутри которой давление резко повышено по сравнению с давлением в соседних областях уединенная — волна с устойчивым профилем в нелинейной диспергирующей среде, ведущая себя подобно частице цилиндрическая— волна, имеющая цилиндрический волновой фронт) ВОЛНЫ [вторичные — волны электромагнитные, излучаемые молекулами в процессе вынужденных колебаний той же частоты, что и падающий свет гравитационные — поверхностные волны, в которых основную роль играет сила тяжести или свободное гравитационное поле, излучаемое ускоренно движущимися массами де Бройля — волны, связанные с любой движущейся частицей и отражающие ее квантовую природу инфразнуковые — волны звуковые с частотой у<16Гц] [c.227]

Возбуждение волн. Источниками В. могут служить любые движения, нарушающие равновесное состояние среды (системы) камень, брошенный в воду, движущееся по воде судно, полёт снаряда, вибрации мембраны, струны, голосовых связок человека, колебания за-рядоп и токов в антеннах радиостанций и т. д. Во всех этих случаях источники поставляют энергию, уносимую бегущими В. Если источники синусоидальны [напр., ф-ция / и волновом ур-нии (5) — синусоида], то в линейных системах они возбуждают гармонич, волны. Источники В. классифицируются либо по типам создаваемых ими полей, либо по механизмам возбуждения. Так, пульсирующий шар создаёт в сжимаемой среде (газе, жидкости) симметричную сферич. звуковую В. типа (21а). Такой источник наз. монополем (рис. 13, а). Малые колебания тела как целого, напр, вдоль оси 2 около нек-рого положения равновесия (г—0), дают несимметричную сферич. В, вида [c.322]

Физическая интерпретация этих двух различных ти-дифракции состоит в следующем. При неизменной ие волны света на низких звуковых частотах при ой длине взаимодействия (длине акустического [ба) направление распространения падающего света ри области взаимодействия остается прямолинейным 1тическая неоднородность среды, связанная с изме-1ем показателя преломления, влияет только на фазу а, прошедшего через акустический столб. Для света 3 акустической волны в этом случае сводится к соз- ю движущейся со скоростью звука фазовой решет- периодом, равным периоду звуковой волны. Такая ация соответствует дифракции Рамана — Ната. ракция света в режиме Рамана — Ната происходит законам дифракции на обычной фазовой решетке, и 1Но этим объясняется наличие симметричных экви- антио расположенных дифракционных максимумов, готы света в дифракционных максимумах сдвинуты асио эффекту Допплера вследствие движения фазо-решетки. [c.7]

В предыдущих параграфах рассматривались лишь очень малые возмущения сжимаемой среды, сопровождаемые ничтожными отклонениями давления, плотности и температуры от их равновесного значения и очень малой по сравнению со скоростью распространения звука возмущенной скоростью. При однородности полей невозмущенных элементов (давления, плотности и т. п.) в неподвижном или квазитвердо поступательно движущемся газе скорость распространения звуковых волп была всюду одинакова и зависела только от физических констант к, Н к абсолютной температуры газа. Как это следует из формул (8) и (9), с возрастанием по абсолютной величине интенсивности возмущений того или другого знака (относительного сжатия или разрежения газа) растут или убывают и скорости абсолютного движения частиц в возмущенно.м газе. Можно предугадать, что распространение возмущений конечной интенсивности вызовет в покоящемся или движущемся поступательно как одно целое газе появление новых скоростей, отличающихся от старых, невозмущенных, на конечную величину. Такое конечное изменение поля скоростей, согласно закону сохранения энергии, приведет к конечному изменению термодинамических элементов потока, а следовательно, и к изменению самой скорости распространения возмущений в газе. Если вспомнить указанную в конце 27 тенденцию увеличения скорости распространения звука (и, вообще, малых возмущений) при прохождении волны [c.164]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...