Звуковые волны в трубах

Звуковые волны в трубах [c.732]

Стенки, ограничивающие объем воздуха, существенно влияют на характер звуковых колебаний в этом объеме. Мы рассмотрим некоторые наиболее важные случаи звуковых колебаний в объемах. Начнем с распространения звуковой волны в трубе, диаметр которой меньше длины волны, но все же не слишком тонкой и обладающей [c.732]

Звуковые волны в трубе, заполненной движущимся газом [c.473]

См. (7]. Подробнее о распространении звуковых волн в трубах и сложных звукопроводах ш. в [8J. [c.477]

Рассмотрим интерференцию двух звуковых волн в трубе. Предположим, что в трубе одновременно имеются две волны одинаковой частоты, распространяющиеся в противоположных направлениях. Пусть одна волна смещений распространяется в положительном направлении оси х и определена так [c.488]

Пример 10. Экспоненциальный горн (рупор). Если считать, что длина волны Л постоянна и не зависит от г (что имеет место, например, при распространении звуковой волны в трубе, импеданс которой меняется из-за изменения диаметра трубы), то интегрирование уравнения (52) дает экспоненциальный закон изменения импеданса I с расстоянием г. Экспоненциально расширяющийся рупор часто используют в высококачественных громкоговорителях для передачи без отражений звуковой энергии, излучаемой мембраной площадью Аг. Если же мы возбудим колебания в цилиндрической трубке без раструба с площадью поперечного сечения Ау и неожиданно подсоединим эту трубку к комнате, то трубка будет резонировать для всех длин волн, для которых на концах трубки образуются пучности, и то, что мы услышим, будет мало похоже на музыку. [c.232]

В случае звуковых волн в трубе мы видели, что распространение при особенно низких частотах происходит посредством дви- [c.511]

В конце 10 было упомянуто, что струны сами по себе являются плохими излучателями звука. Для эффективного излучения звуковой энергии необходимо прикрепить конец колеблющейся струны к излучающей деке. Прежде чем заняться изучением процессов, происходящих при возбуждении деки, мы должны разобрать влияние податливости закреплённых концов на движение струны. Такое исследование будет вдвойне полезно, так как развитые здесь методы будут необходимы также при изучении звуковых волн в трубах и помещениях. Мы рассмотрим здесь только струны с однородной плотностью и натяжением усложнения, возникающие при наличии неоднородностей, могут быть рассмотрены, если это необходимо, методами предыдущего параграфа. [c.155]

Подобного же рода рассмотрение может быть проведено для звуковых волн в трубе, ограниченной в точке х = 1 некоторой диафрагмой или другой системой, имеющей механический импеданс 2, это% вопрос будет разобран в главе VI. [c.163]

Проведённый здесь анализ придётся в значительной степени повторить, когда мы будем разбирать вопрос о распространении звуковых волн в трубах, где мы дадим более точные решения задачи. [c.169]

В работе [38] проводилась экспериментальная проверка рэлеевских течений, т. е. течений, возникающих в стоячей звуковой волне в трубе. Результаты этой работы, проведенной при уровнях звука, меньших 135 96 на частоте 600 гц, подтвердили не только качественно, но и количественно теорию Рэлея. [c.119]

Распространение звуковых волн в трубе 1 — звукопоглощающий слой. [c.179]

Измерение длины стоячей волны в трубах представляет собой один из наиболее удобных способов измерения фазовой скорости звуковых волн в воздухе или других газах. Расстояние между двумя пучностями равно половине длины волны X. Зная период возбуждаемых колебаний Т, из соотношения X = сТ находят скорость звука. При точных измерениях необходимо, конечно, применять более точные методы определения положения пучностей, а также учитывать влияние стенок трубы на скорость распространения звуковых волн. [c.734]

Обратный канал трубы является акустическим резонатором, благодаря чему в определенных диапазонах скоростей потока возбуждаются мощные звуковые волны. В открытой рабочей части реализуется затопленная струя, которая, как указывалось выше (параграф 1.1), является усилителем гидродинамических пульсаций. Связь между резонатором и усилителем осуществляется за счет преобразования акустических и гидродинамических волн друг в друга, которое наиболее эффективно у концов резонатора. [c.151]

Ниже, в гл. III, мы рассмотрим теорию звуковых колебаний в круглой трубе с открытым концом. В то время как задача о звуковых волнах в плоском волноводе полностью сводится к задаче об электрических волнах, теория звуковых волн в открытой круглой трубе, хотя и имеет точки соприкосновения с теорией электромагнитных волн в таком же волноводе, но к ней не сводится. [c.39]

Полученную из строгой теории поправку на открытый конец интересно сравнить с результатами Рэлея [9] для звуковой волны в двухмерной органной трубе (т. е. в том же плоском волноводе с открытым концом). Из анализа Рэлея можно получить при <7 1 выражение [c.47]

Звуковые колебания в трубах, открытых с одного конца, были теоретически исследованы еще Гельмгольцем [16] и Рэлеем [17]. Трудность этой задачи связана с необходимостью учета диффракции на отверстии трубы, так как волна, распространяющаяся в трубе по направлению к открытому концу, отражается, излучая часть своей энергии в пространство. Для облегчения теоретического анализа этого вопроса указанными авторами были сделаны некоторые искусственные допущения (в частности, предполагалось, что труба оканчивается бесконечным плоским фланцем), не соответствующие действительности и ставящие под сомнение количественную применимость полученных ими результатов в обычных случаях. Однако диффракционные задачи такого типа могут быть решены вполне строго. При этом, наряду с другими величинами, вычисляется и (комплексный) коэффициент отражения волны в трубе от открытого конца, определяющий характер звуковых колебаний, устанавливающихся внутри трубы при ее возбуждении источником колебаний определенной частоты. [c.92]

НОЙ волны в трубе Si можно формально приписать действию некоторого импеданса поставленного в конце трубы Si (при х = 1). Поскольку неплоская часть звукового поля [c.157]

Мы проанализировали движение частиц и распространение энергии в плоской волне в трубе диаметр трубы может быть каким угодно, и, следовательно, все сказанное относится к любой плоской гармонической бегущей звуковой волне. [c.484]

По такому же закону происходит и отражение звуковой волны от неподвижной стенки. Допустим, что по трубе распространяется бегущая звуковая волна в виде импульса, каждая частица сжимается [c.493]

При сделанных ограничениях теорию продольных движений легко обобщить, допустив, что стенка трубы растяжима, т. е. отвечает на изменение давления пропорциональным изменением площади поперечного сечения относительно ее локального значения в отсутствие возмущения. Это позволяет распространить теорию гидравлического удара на звуковые волны в тонкостенных эластичных трубах, заполненных жидкостью [c.117]

Этот раздел, посвященный некоторым примерам, следует, вероятно, закончить простым напоминанием о том, что к одномерным волнам в трубах или каналах относятся не только те длинные волны в открытых каналах или эластичных трубах, которые здесь обсуждались довольно пространно, но также -чрезвычайно важный случай обычных звуковых волн в абстрактно определенных трубках лучей или в реальных трубах с пренебрежимо малой растяжимостью. [c.128]

Отметим, что рассуждения, приводящие к этим важным результатам в нелинейной теории плоских звуковых волн, столь же справедливы для других видов продольных волн произвольной амплитуды, а именно для волн в трубах или каналах с постоянным поперечным сечением и однородными физическими характеристиками жидкости, потому что в соответствии с уравнением (12) эти волны определяются такими же локальными соотношениями между выражениями для избыточного давления и скоростью жидкости, как соотношения (146) и (147), и можно аналогично определить интеграл, в точности подобный (150). С другой стороны, приведенные рассуждения требуют однородности жидкости, и в частности постоянства энтропии S в противном случае подинтегральное выражение (150) не является просто функцией р, а зависит также и от S, которая, вообще говоря, не постоянна вдоль кривых С+ или С , а скорее имеет свойство сохранять постоянство вдоль траектории жидкой частицы dx = udt. Если свойства поперечного сечения меняют- [c.176]

У разветвления В однородная труба АВ длиной и площадью поперечного сечения А- соединяется с двумя однородными трубами одна из них имеет площадь поперечного сечения А . и длину I2, а другая — площадь А и длину 1 , концы обеих труб закрыты. Для звуковых волн в воздухе с постоянными плотностью Ро и скоростью звука с найти эффективную проводимость системы Fj в сечении А. Показать, что резонансные частоты со удовлетворяют уравнению [c.249]

На р.ис. 2.11 буквами Р, Т и Н обозначены три преобразователя, необходимые при градуировке методом взаимности в трубе Р — излучатель, Т — взаимный преобразователь и Н — гидрофон. Второй излучатель Р используется как активный управляемый импеданс для создания бегущей волны в трубе. Для градуировки гидрофона проводятся три измерения, уже известные из рис. 2.5 и соотношения (2.17). Два из них, Р Т и Р Н, (Производятся с установкой, представленной на рис, 2.11, а. Звук исходит из Р, распространяется в виде плоских бегущих волн, минуя Я, и попадает на Т. При надлежащем выборе амплитуды и фазы сигнала в Р по отношению к сигналу в Р волны, попадающие на Г, не отражаются вся звуковая энергия поглощается преобразователем Т или часть ее проходит дальше и поглощается Р. Измерение Т Н производится с установкой, показанной на рис. 2.11,6. Теперь звук исходит из Т. Плоские бегущие волны распространяются в обоих направлениях и поглощаются Р и Я. В этом случае Я и Р действуют как волновые сопротивления акустических передающих линий. [c.50]

ВЫЧИСЛИТЬ только при условии, что точно известны положение границы и длина звуковой волны в воде, заполняющей трубу. [c.342]

Условия (62.3) для образования стоячих звуковых волн в трубах являются приближенными, так как они не учитывают излучения звука из отверстий трубы. Допустим, что в действительности у открытого конца трубы находится пучность смещения частиц воздуха. Тогда (см. 58) с ней должен совпадать узел волны давления. А это значит, что между колеблющимся столбом воздуха в трубе и окружающим воздухом не должно быть обмена энергии. Если учитывать излучение звука из отверстия трубы, то, как показывают расчеты, между отверстием и ближайщим узлом смещения должен укладываться отрезок, приблизительно равный Х/4 — 0,63г, где г — радиус трубы. Иначе говоря, при использовании ириведенных выше формул нужно, учитывая излучение звука, увеличивать длину трубы на 0,63 г. [c.236]

Важным примером служит рупор громкоговорителя. Он позволяет вибрирующей мембране (настолько малой, что ее можно считать акустхиескп компактной) генерировать звук не с низкой эффективностью, как в случае трехмерного излучения, а со значительно большей эффективностью плоской волны. Это достигается путем излучения вдоль трубы с твердыми стенками, постепенное возрастание площади поперечного сечения которой сохраняет поток энергии и передает его неизменным к открытому концу, достаточно широкому, чтобы эффективность излучения в окружающую среду была хорошей. Дополнительные причины, побуждающие исследовать звуковые волны в трубах, содержащих воздух или воду, связаны соответственно с задачами изучения духовых музыкальных инструментов или раздражающего явления гидравлического удара в водопроводных сетях. [c.117]

ХараЕтеристическое акустическое сопротивление. —Теперь мы в состоянии заняться изучением плоской звуковой волны в трубах постоянного сечения и длиной, большей четверти волны. [c.264]

Дрпплера, 4 П. Звуковые волны в трубе постоянного сечения. [c.52]

Рассмотрим звуковые волны в трубе кругрвого о чения радиуса а и длины I, стенки которой покрыт поглош,ающим звук материалом волны возбуждаю ся на открытом конце трубы. Введем показанные I рис. 7.8 цилиндрические координаты (г, в плоек сти сечения и 2 в направлении оси трубы и запиш е в этой хистеме координат волновое уравнение (7,11 [c.178]

Следует отметить, что наше сообщение появилось в печати, когда никаких данных о возможности точного решения задач о диффракции на конце волновода в литературе не было. В этом предварительном сообщении на примере звуковых волн в круглой трубе изложен метод решения- диффрак-ционных задач для волноводов и приведены простейшие результаты, полученные этим методом. Уже после этого сообщения появилась обширная статья посвященная звуковым волнам в открытой круглой трубе. П е вь хода из пе1чати наших работ и по теории плоского волновода с открытым -концом появились статьи на эту же тему значительно позднее была еще опубликована заметка об электромагнитных волнах и статья 2 о зву-К0ВЫ1Х волнасх в плоском волноводе с открытым концом. iB методическом отношении эти работы не дают ничего нового по сравнению с нашими, но некоторые численные результаты в них заслуживают внимания. Для полноты изложения мы включили в гл. I график из (рис. 7), а в гл. III — два графика из (.рис. 31 и 32). Все остальные численные результаты первой части являются оригинальными. Рис. 56 и 57 заимствованы из нашей работы 3, в которой излучение из открытого конца круглого волновода в зад- [c.422]

Впрочем, существует и другой, более научный подход к колебанию струны, позволяющий выявить сходство струны с трубой. Если взять очень длинную слабонатянутую струну и ущипнуть ее у одного конца, то созданное щипком смещение побежит вдоль струны, подобно звуковой волне в длинной трубе. И тЬчно так же, достигнув конца струны, смещение отразится и побежит в обратную сторону. Если вместо однократного щипка непрерывно возбуждать колебания струны, отраженная волна будет накладываться на исходную и струна будет выглядеть подобно подвижному графику стоячей волны в трубе. Учитывая последовательные отражения от обоих концов струны, можно понять, каким образом струна совершает резонансные колебания такие, как воздух в трубе, с тем отличием, что пучности и узлы соответствуют не точкам большого и малого давления, как в трубе, а точкам максимального и нулевого смещений. Резонансная частота струны также обратно пропорциональна ее длине. [c.45]

Скорость распространения 3. при волнах конечной амплитуды, вообще говоря, не является константой среды, она растет при увеличении амплитуды волны. Это возрастание невелико почти для всех встречающихся в технике звуковых волн Фиг. 4. и отчетливо наблюдается только для взрывных волн. Взрывная волна вблизи от источника ее не является периодическим колебанием она состоит из тонкого сгущенного слоя воздуха, находящегося под громадным избыточным давлением, за к-рым непосредственно следует сильно разреженный слой воздуха. Примерное распределение избыточного давления во взрывной волне показано на фиг. 4. Толщина сгущенного слоя при избыточном давлении 10 at — ок. 6,6- 10 см при давлении 3 ООО а1 — ок. 2,9 Ю" см. Измерения скорости распространения взрывны волн (в трубах) дают величину 12—14 КМ1СК. Однако по мере удаления волны от источника 3. избыточное давление распределяется более равномерно, амплитуда его гменьшается, а с нею уменьшается и скорость 3. Так напр., скорость 3. от выстрела орудия делается нормальной уже на расстоянии нескольких м от дула. [c.242]

Для исключения отражения звуковых волн в торце трубы устанавливают звукопоглощающие клинья, обеспечивающие максимальное попющение звуковой энергии в области частот от 60 Гц и выше за счет плавного увеличения акустического сопротивления. Клинья изготавливаются из волокнистопористых материалов, помещаемых в специальные чехлы. При этом рекомендуется следующее соотношение высоты, ширины и толщины 1 0,4 0,13. [c.198]

Для поперечных волн в струне вектор - з имеет только л - и у-компоненты. В этом случае волна называется поперечно-поляризо-ванной. (В струне могут также распространяться продольные волны, обусловленные изменением натяжения и продольной скорости частиц струны.) Для звуковых волн в воздухе смещение я]) совпадает с направлением г. Такие волны называют продольными, но обычно к ним не применяют термин продольно-поляризованных волн. (Мы знаем, что в трубе можно создать и поперечные звуковые волны. Эти поперечные волны могут рассматриваться как продольные волны, которые не бегут вдоль трубы, а отражаются от одного конца трубы к другому. В этом случае волна распространяется вдоль [c.353]

Предположим, имеется труба с жесткими стенками (рис. 2.24). Диаметр ее много меньше длины звуковой волны в воде, а длина L не ограничена. Столб воды приводится в вертикальное колебательное движение за счет возбуждения снизу. Дном калибратора Симса служит диафрагма электродинамического преобразователя. В методе Шлосса и Страсберга вся труба приводится в колебательное движение генератором вибраций или механическим вибростендом. В последнем случае вертикально вибрируют и цилиндрические стенки, но это не изменяет звукового давления. Учитывая граничные условия — равенство нулю звукового давления на поверхности и ръ на дне, — можно показать, что звуковое давление рв, на глубине d определяется выражением [c.68]

Легко видеть, однако, что этот линейный добавок не имеет никакого отношения к звуковой йолне. В самом деле, будем мы вдвигать поршень быстро или медленно, рассчитанное выше приращение внутренней энергии будет одинаково, хотя в первом случае вдоль трубы побежит звуковая волна, а во втором случае весь объем просто испытает равномерное сжатие. Нас же интересует часть энергии, связанная со звуковой волной, в которой среда сжата всегда неравномерно. Поэтому поставим задачу по другому выясним, как меняется внутренняя энергия среды, когда одна ее часть испытывает сжатие, другая — разрежение, а объем среды в целом не меняется. Для этого рассмотрим трубу с поршнем внутри нее, заполненную газом и закрытую с обоих концов, так что суммарный объем газа сохраняется неизменным. Сместив поршень, сожмем газ в одной части трубы и разредим его в другой. Изменения внутренней энергии в обеих частях трубы окажутся, согласно (37.2), равными по абсолютной величине и противоположными по знаку. Такой расчет даст для суммарной добавочной энергии нуль. [c.107]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...