Колебания столба воздуха

Из осциллограмм видно, что клапан регулятора приходит в движение (начало изменения величины р ) с некоторым запаздыванием но времени но сравнению с моментом срабатывания распределителя (начало изменения величины pi). Запаздывание объясняется тем, что в трубопроводе при срабатывании распределителя вблизи него возникает возмущение и колебание слоев воздуха, в результате чего волна давления распространяется по трубопроводу с замедлением. Время передачи сигнала учитывается при расчете. Давление Pi изменяется в большей мере в начальный период времени. Расчетная зависимость давления па выходе регулятора от времени Pi / (i) в данном случае только качественно отражает действительный процесс. Причиной этого могут служить, например, волновые колебания столба воздуха, заключенного между поршнем привода и клапаном регулятора, что не учитывалось при исследовании. Та же причина вызывает колебания давления р в рабочей полости. [c.38]

Мы бы пришли к этим заключениям непосредственно, если бы исходили из физических соображений при рассмотрении продольных колебаний столба воздуха в замкнутой круговой трубе. [c.126]

Затронем лишь вкратце приложения изложенной теории к частным задачам. Наиболее интересные случаи возникнут при переходе к изучению колебаний столба воздуха. [c.152]

КОЛЕБАНИЯ СТОЛБА ВОЗДУХА 219 [c.219]

Колебания столба воздуха [c.219]

КОЛЕБАНИЯ СТОЛБА ВОЗДУХА 221 [c.221]

J КОЛЕБАНИЯ СТОЛБА ВОЗДУХА 223 [c.223]

Даже при малой потере энергии за один период свободные колебания столба воздуха, заключенного в органной трубе, затухают практически полностью за долю секунды. Это объясняется малостью массы воздуха по сравнению, например, с массой фортепьянной струны. Для музыкальных целей требуется поддерживать звук при помощи специального устройства. В обычной трубе флейтового регистра , нижняя часть которой показана на рис. 84, тонкая струя воздуха, поступающая под давлением из духового ящика, падает на скошенный край, ограничивающий отверстие. При этих условиях ничтожная причина может заставить струю пройти или полностью внутри, или полностью снаружи трубы. Точный принцип действия устройства неясен, по едва ли можно сомневаться, что в своем основном существе он аналогичен принципу часового спуска. Струя сообщает воздуху вблизи устья периодические импульсы то внутрь, то наружу, всегда [c.344]

Колебания столба воздуха можно также возбудить периодическим притоком тепла, как в случае поющих пламен , где струя водорода горит внутри открытой цилиндрической трубы. Для поддержания колебаний необходимо, чтобы тепло добавлялось в момент сжатия или отводилось в момент разрежения. Для объяснения принципа действия этой установки необходимо принять в расчет то, что в колебательную систему входит как газ, заполняющий подводящую трубку, так и столб воздуха п трубе. Этот вопрос, таким образом, несколько осложнен, но разработана удовлетворительная теория, которая отчетливо объясняет успех или неудачу эксперимента, проводимого при различных условиях ). [c.346]

Труба и сирена. Голос. Проделаем такой опыт. Возьмём стеклянную трубку, открытую с верхнего конца. На нижний суживающийся конец наденем резиновую трубку, соединённую с сосудом, наполненным водой (рис. 59). К открытому концу трубки поднесём звучащий камертон. Если мы станем менять уровень воды, поднимая или опуская сосуд с водой, то мы услышим, как звук то усиливается и достигает значительной силы, то снова ослабевает. Усиление звука получается вследствие резонанса. Под действием внешней синусоидальной силы (колебания ножек камертона) возникают вынужденные колебания столба воздуха в трубке, и когда собственная частота этих колебаний совпадает с собственной частотой колебаний камертона, амплитуда смещения частиц воздуха в трубке увеличивается. Звук будет продолжаться некоторое время и после того, как мы уберём камертон от отверстия трубки. Столб воздуха в трубке будет совершать собственные колебания. [c.102]

Сжатия и разрежения будут происходить одно за другим, и столб воздуха, находящийся в трубке, будет то сжиматься, то расширяться. Благодаря тому, что один конец трубки закрыт, в этом столбе воздуха вследствие отражения от закрытого конца возникнут стоячие волны, которые будут поддерживаться до тех пор, пока мы продуваем воздух перед открытым концом трубки. Колебания столба воздуха в трубке передаются в окружающий воздух, и, таким образом, происходит излучение звука. Длина излучаемой волны для такого свистка, как мы знаем из предыдущего, равна учетверённой длине трубки. Но это только очень грубое объяснение. В предыдущем опыте с камертоном мы имели дело с вынужденными и свободными колебаниями столба воздуха. Здесь же возникает гораздо более сложное явление автоколебаний. Автоколебания газовых столбов происходят также в органных трубах. [c.105]

Частота и характер колебаний столба воздуха в органной трубе определяются свойствами самой колебательной системы, регулирование поступления энергии на поддержание колебаний производится самой системой. Поэтому колебания столба воздуха в органной трубе представляют собой типичный случай автоколебаний, о которых мы говорили в первой главе. [c.106]

Голосовой орган человека представляет собой весьма со вершенный тип язычкового инструмента, в котором роль язычка выполняют голосовые связки. Этими особыми эластичными связками закрыт верхний конец дыхательного горла, играющего роль воздушной трубки. Выгоняемый из лёгких воздух проходит через щель, образуемую связками, и приводит их в колебание воздушный поток прерывается с частотой собственных колебаний связок, в результате чего происходит излучение звука. Изменяя натяжение голосовых связок, мы изменяем частоту их собственных колебаний и, следовательно, частоту излучаемого нами звука. Частота и характер колебаний голосовых связок определяются свойствами самой колебательной системы — голосового аппарата регулирование поступления энергии на поддержание колебаний производится самими голосовыми связками, т. е. механизмом, принадлежащим самой колебательной системе. Поэтому колебания воздуха в полости рта, как и колебания столба воздуха в органных трубах, представляют собой типичный случай автоколебаний. [c.109]

Так как звук почти полностью отражается от воды (причина этого станет ясна в дальнейшем), то энергия практически не будет проникать из воздуха в воду нетрудно понять, что на границе воздух — вода должен быть тогда узел смещения (и скорости) и пучность давления. Но написанное выше условие для образования стоячих волн в трубке означает также, что с открытой стороны трубки имеется узел давления и, следовательно, поток энергии через открытый участок трубки также равен нулю. Это значит, что между колебаниями столба воздуха в трубке и окружающим воздухом нет обмена энергией. [c.106]

Количественная теория, учитывающая колебания столба воздуха непосредственно над открытым концом трубы, приводит для собственных частот трубы вместо приближенной формулы [c.107]

Фотографирование струи дымного воздуха показало, что в щели Щ происходит сложный процесс периодического образования вихрей, схематически показанный на рис. 60, б. Возникающие периодические вихри, как бы выходящие из щели, проходят один за другим то слева, то справа от клина К (рис. 61). На столб воздуха в трубе действуют периодические толчки, в результате чего в нем возникают колебания. Эти колебания в свою очередь оказывают обратное воздействие на процесс вихреобразования у щели. Колебания столба воздуха в трубе приобретают частоту, близкую к одной из его собственных частот, в зависимости от того, какова скорость продувания воздуха через щель. [c.109]

Для увеличения излучения звука камертона пользуются обычно другими способами. Наиболее распространенный способ состоит в том, что камертон устанавливают на деревянный ящик, открытый с одной или обеих сторон. Колебания ножек камертона передаются через его стебель этому ящику и возбуждают колебания находящегося в нем столба воздуха. Такой ящик называется резонатором излучение звука из него происходит так же, как излучение трубами, о чем мы уже рассказывали выше. Если ящик закрыт с одной стороны и его длина составляет четверть длины звуковой волны, излучаемой камертоном, колебания столба воздуха будут наиболее интенсивны (как и в трубе, закрытой с одного конца). При таких условиях возникает явление резонанса частота внешней силы (колебаний камертона) совпадает с собственной частотой колебаний воздуха в резонаторном ящике. Некоторую роль в излучении играет также сама поверхность резонаторного ящика, которая излучает звук. [c.114]

Для того чтобы выяснить физические особенности такого типа движений, ограничимся рассмотрением одной задачи о конечных колебаниях столба воздуха в открытой трубе [76]. Пусть источник звука в виде поршня, колеблющегося по закону g (О, t) = А os at, расположен при а = 0. Другой же конец трубы а = I открыт, и граничное условие на этом конце имеет вил [c.135]

Остается рассмотреть поддерживающее колебания действие дутья. Колебания столба воздуха можно усилить, либо вводя в том месте, где изменяется плотность, в момент сжатия (или же удаляя в момент разрежения) жидкость, либо сообщая соответствующее ускорение частям столба воздуха, расположенным около пучности. Так как дутье органа действует у открытого конца трубы, то ясно,что здесь мы имеем дело со второй возможностью. Струя воздуха, направлен- [c.214]

Отсюда находим, что собственная частота колебаний столба воздуха в горловине, или частота резонатора Гельмгольца, равна [c.110]

Фиг 167. Колебания столба воздуха в камере сгорания, [c.277]

Итак, собственное колебание столба воздуха имеет вид стоячей волны. Между ее длиной волны X и длиной столба воздуха Ь существует соотношение [c.214]

Проведенное рассмотрение было основано на идеализациях, аналогичных тем, которые были сделаны в 3 при рассмотрении собственных колебаний стержней. В действительности собственные колебания столба воздуха постепенно затухают. Затухание (как и в случае собственных колебаний стержня) вызывается не только явлениями, происходящими в столбе воздуха (внутреннее трение, теплообмен), но также излучением звуковых волн из отверстия трубы в окружающий воздух. Как и колеблющийся стержень, столб воздуха в трубе испытывает действие реакции излучения. Она не только является одной из причин затухания собственных колебаний столба воздуха, но и вызывает изменение собственной частоты. [c.214]

Трость гобоя представляет собой две легкие пластинки, вырезанные из тростника и сложенные друг с другом таким образом, чтобы в середине оставалась щель (рис. 8.23, вид Л), Щель под действием потока воздуха изменяет размеры, моду лируя поток и возбуждая колебания столба воздуха внутри канала инструмента. Пластинки двойной трости 3 с помощью обычных ниток 4 крепятся к конической латунной трубке 2, которая плотно вставляется в пробковый (или другой) цилиндр 1. Наружная поверхность 5 цилиндра 1 входит в отверстие вну-треннего канала гобоя. Геометрические размеры трости гобоя приведены в табл. 8.16. [c.314]

Гармонические колебания столба воздуха в канале задаются при помощи насоса, который собран на базе электродинамического вибростенда и представляет собой неподвижно закрепленный цилиндр с колеблющимся в нем поршнем [1]. Установка работает по незамкнутой схеме один конец канала при помощи армированного [c.21]

Исследования проводятся в интервале частот и амплитуд колебаний столба воздуха /= 20-60 Гц и /) = 0-40 мм. Амплитуда Ь измеряется по амплитуде колебаний легкой пенопластовой каретки-поршня, расположенной в конце канала со стороны насоса, при помощи оптического катетометра типа В-630. Погрешность измерения амплитуды определяется нестабильностью колебаний каретки-поршня и не превышает 0.3 мм. Уплотнение поршня достигается лепестками из тонкой лавсановой пленки. [c.22]

Собственные колебания столба воздуха в трубе, нагруженной на обоих концах нагрузками с одинаковыми конечными импедансамй, были рассмотрены в [2]. Из-за некратности собственных частот в этом слзгчае непрерывно нарастающих во времени эффектов второго порядка не будет. Во втором приближении возникают биения, частота которых [c.87]

Рассмотрим далее задачу о вынужденньр колебаниях столба воздуха в трубе длиной L. С одной стороны трубы заданы смещения в виде [c.88]

Это явление имеет много общего с рассмотренным в предыдзщем параграфе явлением Рийке. В отличие от трубы Рийке, где теплоподводом, компенсирующим акустические потери, служит нагретая неподвижная сетка, здесь акустические колебания столба воздуха в трубе поддерживает колеблющееся пламя . [c.507]

Собственные колебания столба воздуха (или другого газа), заключенного в трубу, совершенно аналогичны собственным колебаниям струны, только в струне частицы совершают поперечные колебания (перпендикулярные к направлению рг.спрострапения волн), а в газе частицы совершают продольные колебания (вдоль направления распространения волп). [c.500]

После того как соответствующие проблемы были подробно рассмотрены в главе о струнах, уже нет надобности говорить особенно много о сложных колебаниях столбов воздуха. В качестве простого примера мы можем взягь случай открытой с одного конца трубы, которая внезапно приводится в состояние покоя в момент времени / = 0, после того как в течение некоторого времени она находилась в движении с постоянной скоростью, параллельной ее длине. Тогда начальным состоянием заключенного в ней воздуха является состояние движения с постоянной скоростью Uq, параллельной х, при отсутствии сжатия и разрежения. Если мы примем начало координат на закрытом конце, то общее решение, в силу (7) 255, будет иметь вид [c.60]

В опытах, описанных в предыдущем разделе, колебания воздуха являются вынужденными, так как высота определяется внещним источником, а не (в сколько-нибудь значительной степени) длиной столба воздуха. Правда, строго говоря, все незатухающие колебания являются вынужденными, так как свободные колебания не могут продолжаться без затухания, если только трение не отсутствует полностью, т. е. если случай не идеальный. Тем не менее практически важно отличать колебания столба воздуха, возбуждаемые продольно колеблющимся стержнем или камертоном, от таких колебаний, как колебания органной трубы или поющего пламени. В последних случаях высота звука зависит, главным образом, от длины столба воздуха, функции же воздушного потока или пламени ) заключаются только в восстановлении энергии, потерянной вследствие трения и сообщения с" внешним воздухом. Воздух в органной трубе следует рассматривать как столб, колеблющийся почти свободно, причем нижний конец, через который проходит струя воздуха, трактуется грубо как открытый, а верхний конец — как открытый или закрытый, смотря по тому, что имеет место. Так, длина волны основного тона закрытой трубы в четыре раза больше длины трубы, и по всей длине трубы, за исключением концов, здесь нет ни узла, ни пучности. Обертоны трубы—нечетные гармоники дуодецима, большая терция и т. д., соответствующие различным подразделениям столба воздуха. Например, в случае дуодецимы имеется узел в точке трисекции, ближайшей к открытому концу, и узел в другой точке трисекции, посредине между первой и закрытым концом трубы. [c.66]

Медные духовые инструменты. Все медные инструменты относят к числу амбушюрных, в которых роль тростей выполняют определенным образом сложенные губы музыканта и специально приспособленные для этих целей воронкообразные мундштуки (рис. 8,7). При вдувании в инструмент струи воздуха музыкант, изменяя величину щели мел<ду губами, увеличивает или уменьшает количество (скорость) поступающего в канал инструмента воздуха. При этом частота изменения подачи автоматически синхронизируется частотой собственных колебаний столба воздуха, заключенного в воздушном канале инструмента. В некоторой мере действие губ сходио с действием двойной трости. Длина и диаметр воздушного канала инструмента, а также изменение диаметра по длине влияют как на диапазон звучания, так и на тембровые качества инструмента. Экспериментально установлено, что чем больше изогнут воздушный канал инструмента, тем звук более мягкий и более матовый. Удлиненная форма канала с прямоугольными участками приводит к получению более ярких тембров. Все добавочные лабиринты, шероховатости канала, в том числе и неизбежные при конструировании вентильных механизмов, не только затрудняют извлечение основного тона, но и приглушают общее звучание инструмента. [c.282]

Исследование "термоосцилляционной конвекции" в прямом длинном канале начато в [1], где экспериментально и теоретически показано, что высокочастотные осцилляции столба (канал неподвижен) в предельном случае малых амплитуд по осреднен-ному воздействию аналогичны продольным вибрациям замкнутой полости с жидкостью. Осредненное воздействие определяется вибрационным параметром, известным из термовибрационной конвекции [2]. В [3] при не малых амплитудах колебаний столба воздуха экспериментально изучена устойчивость квазиравновесия в плоском горизонтальном слое, границы которого поддерживаются при различных температурах. Обнаружено, что важную роль играет относительная амплитуда колебаний столба (отношение амплитуды к высоте канала) в области значений относительной амплитуды от 0.3 до 1 вибрационный эффект определяется не вибрационным параметром, а термоосцилляционным. [c.21]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...