Распространение звука в среде с пузырьками

Распространение звука в среде с пузырьками [c.160]

Распространение звука в среде с пузырьками..................160 [c.402]

Исключив производную с помощью уравнения (8.56) и выразив плотность среды по уравнению (8.57), получим формулу для определения скорости распространения звука в жидкости с пузырьками пара [c.214]

Проведенное рассмотрение линейной задачи о распространении звука в жидкости с пузырьками основано на микроскопическом подходе. Исходя из динамики поведения одиночного пузырька в жидкости в поле звуковой волны, методом теории рассеяния (при определенных упрощающих предположениях) были получены формулы для дисперсии и поглощения звуковых волн в такой среде. Изложенное решение задачи распространения звука в жидкости с пузырьками является, пожалуй, наиболее общим и последовательным с физической точки зрения, хотя обобщение этого метода на БОДНИ конечной амплитуды еще не проведено. [c.167]

Таким образом, волна уплотнения движется относительно невозмущенной среды перед волной со скоростью большей, чем равновесная скорость звука Се, которая равна фазовой скорости распространения слабых гармонических возмуш,ений С (со), имеющих частоту со-> О (см. (6.2.12)). Полученное выражение для С, в жидкости с пузырьками совпадает с формулой (4.2.20) для газа с каплями, если учесть, что эффективный показатель адиабаты смеси жидкости с пузырьками 1. Это совпадение связано с тем, что равновесные параметры за стационарной волной не зависят от структуры смеси. [c.37]

Распространение звука в гетерофазных средах, таких, например, как жидкость с пузырьками газа или пара, кавитационная область, кильватерная струя, верхние слои океана, содержащие большое количество газовых пузырьков различного радиуса, криогенная жидкость, содержащая паровые пузырьки, и т. д., отличается особенностями газовые, паровые или парогазовые пузырьки приводят к рассеянию звука, вызывают увеличение поглощения звука и дисперсию. [c.139]

Особый интерес представляет развитие такого гидродинамического подхода для случая, когда задача о распространении звука решается для волн конечной амплитуды, т. е, с учетом нелинейности. Рассматриваемая гомогенная среда обладает, вообще говоря, значительной нелинейностью, и поэтому изучение особенностей распространения звука в такой среде привлекает особое внимание. Нелинейность в этой среде проистекает в основном из-за нелинейности уравнения состояния жидкости с пузырьками. Нелинейность же самих гидродинамических уравнений движения играет значительно меньшую роль (на 3—4 порядка). [c.168]

Если в жидкости имеются газовые пузырьки и содержание их не слишком значительно, то плотность жидкости мало меняется от наличия пузырьков, Однако влияние пузырьков на сжимаемость жидкости чрезвычайно велико при этом пе безразлично, в фазе или в противофазе со звуковой волной совершаются колебания пузырьков. Известно, что пузырьки, размеры которых меньше резонансного для данной частоты звука, колеблются в фазе с колебаниями давления в звуковой волне пузырьки, размеры которых больше резонансного, колеблются в противофазе с изменениями звукового давления [26]. Таким образом, если частота звука / меньше резонансных частот / имеющихся в жидкости пузырьков, то сжимаемость среды будет увеличиваться, а скорость звука — уменьшаться. Если же частота звука больше резонансных частот пузырьков, то колеблющиеся в противофазе пузырьки уменьшают сжимаемость среды, и при определенных соотношениях / и /д скорость звука в жидкости, содержащей пузырьки, может стать выше, чем в дегазированной жидкости. Наличие резонансных пузырьков, вносящих чисто активное затухание, вообще не влияет на скорость распространения звука. [c.405]

Исследуемые здесь стационарные решения со скачком или без скачка есть предельные решения, к которым стремятся нестационарные возмущения со скачком при сохранении стационарных условий перед (с ) и за (е) волной. Например, при движении поршня с постоянной скоростью Уо в покоящуюся среду в начальный момент около поршня возникает скачок, причем его начальная амплитуда и начальная скорость распространения практически не зависят от присутствия пузырьков и определяются только свойствами жидкости. В частности, скорость распространения скачка будет практически равна скорости звука С в чистой жидкости. Далее начнут сказываться дифракция переднего скачка на пузырьках и его разгрузка из-за сжимаемости пузырьков. Интенсивность скачка, являющегося передним фронтом возмущения, будет уменьшаться. При этом основное возмущение должно отставать от скачка. При сохранении скорости поршня Уо асимптотически при i оо установится стационарная волновая конфигурация. Если Уо = 1 0 — > У то передний скачок имеет предельную ненулевую амплитуду, что соответствует стационарному режиму С -, если Уо = ко — уИ < У , то интенсивность скачка затухает до нуля, что соответствует стационарному режиму Се < До < С/. Аналогичные режимы будут иметь место при мгновенном повышении давления с Ро до р, и сохранении его постоянным в каком-либо месте. И если то предельная волна будет иметь непрерывную структуру. [c.39]

Нелинейная динамика пузырька. Прежде чем изучать распространение звука в такой среде, рассмотрим вкратце колебания одиночного пузырька во внешнем поле давлений. При зтом мы ограничимся пока монопольными, сферически-симметричными колебаниями, которые играют главную роль пузьфьков, размеры которых малы в сравнении с длиной волны (впрочем, позже мы увидим, что и движения пузырька как целого могут играть весьма существенную роль). [c.16]

Разбирая вопрос об особенностях распространения звука в свободной атмосфере, мы познакомились с рядом явлений, вызываемых неоднородным строением и турбулентностью атмосферы. Подобно воздушной оболочке, жидкая оболочка земли — море — также не представляет собой однородной и застывшей среды. С глубиной меняется температура воды и гидростатическое давление. В первой сотне метров под водой распределение температуры сильно зависит от метеорологических условий — времени года, времени, суток, скорости ветра, облачности. Морские течения и конвекция приводят к появлению турбулентности ). Благодаря волнам на поверхности моря, физико-химическим процессам в море, а также живым организмам происходит образование пузырьков воздуха в воде, играющих, как мы увидим дальше, существенную роль при распространении ультразвука в море. Кроме того, при распространении звука в воде, как мы уже говорили, поглощение его не так велико, как в воздухе, поэтому большую роль играет на1ичие границ, отражающих звуковые волны,— поверхности моря и дна,— особенно в мелких морях. [c.313]

Акустическая кавитация и распространение звука в пузырьковой (и вообще гетерофазной) среде представляет собой большую и сложную область исследований, имеющую существенное прикладное значение. В этой главе будут затронуты только основные аспекты акустической кавитации динамика газовых и паровых пузырьков, кавитационная область, кавитационая прочность жидкостей, явления, сопровождающие кавитацию, а также ряд вопросов распространения акустических волн в жидкости с пузырьками. [c.139]

Результаты сравнения изменения давления по времени при движении ударной волны в воде и в смеси жидкости с пузырьками газа, полученные на описанной выше экспериментальной трубе, приведены в [13]. Из анализа, приведенного в этой работе, следует, что волна давления, распространяющаяся в жидкости при отсутстии пузырьков воздуха, является акустической и распространяется со скоростью, равной скорости звука в воде (примерно 1400 м/с), как в прямом, так и в обратном (отраженная волна) направлении. С введением незначительного по объему количества газа резко снижается скорость распространения прямой волны. За фронтом волны наблюдается интенсивный осцилляционный процесс, вызванный дисперсией и диссипацией энергии, который с течением времени затухает. Распространение отраженной ударной волны в пузырьковой смеси существенно отличается от распространения волны давления в жидкости, не содержащей пузырьков газа. Существенно возрастает амшгитуда отраженной волны по сравнению с прямой. В несколько раз возрастает и скорость распространения обратной волны по сравнению с прямой. Для безразмерной скорости распространения волны давления в газожидкостной среде однородной пузырьковой структуры в [76] получена следующая зависимость ее от отношения давления Pi во фронте волны к его значению ро в невозмущенной части среды [c.38]

Рассеяние звука на препятствиях в среде, на её неоднородностях, размеры к-рых малы или сравнимы с длиной волны, приводит к уменьшению потока inep-гнн в первонач. направлении распространения звука. Характерными рассеивателями в газах являются Ж1щ-кие капли (туман) пли частицы твёрдых веществ (аэрозоли), в жидкости — пузырьки воздуха, в твёрдых телах — разл. инородные включения или отдельные кристаллиты в поликристаллах. Рассеяние на неров- [c.56]

Минимум скорости звука соответствует объемной концентрации газа а = 1/2. Для воды с пузырьками воздуха при обычных условиях давления р = 1 бар) этот минимум равен 20 м/с, т. е. примерно в 17 раз меньше скорости звука в воздухе (340 м/с) и в 75 раз меньше скорости звука в воде (1500 м/с). Суш,ественное отличие (а = 50 м/с) сохраняется и при 4% объемной концентрации воздуха. В цитированном обзоре Вийнгардена можно найти обобш,ения вышеуказанных формул скорости звука в газожидкостных средах, учитываюш,их разность скоростей жидкости и пузырьков газа, влияние неизотермичности процесса сжатия пузырька, наличия вязкости жидкости, частоты звуковых колебаний и других физических деталей процесса. Там Hie изложен метод расчета одномерного газожидкостного потока в сопле Лаваля и вопрос о распространении в газожидкостных сМесях возмуш,ений конечной интенсивности ). [c.106]

Др. особенность У.—возможность получения большой интенсивности даже при сравнительно небольших амплитудах колебаний, т. к. при данной амплитуде плотность потока энергии пропори, квадрату частоты, УЗ-волны большой интенсивности сопровождаются рядом нелинейных эффектов. Так, для интенсивных плоских УЗ-волн при малом поглощении среды (особенно в жидкостях, твёрдых телах) синусоидальная у излучателя волна превращается по мере её распространения в слабую периодич. ударную волну (пилообразной формы) поглощение таких волн оказывается значительно больше (т. н. нелинейное поглощение), чем волн малой амплитуды. Распространению УЗ-волн в газах и жидкостях сопутствует движение среды, т. н. акустическое течение, скорость к-рого зависит от вязкости среды, интенсивности У. и его частоты вообще говоря, она мала и составляет долго % от скорости У. К числу важных нелинейных явлений, возникающих при распространении интенсивного У. в жидкостях, относится акустич. кавито1(ия. Интенсивность, соответствующая порогу кавитации, зависит от рода жидкости и степени её чистоты, частоты звука, темп-ры и др. факторов в водопроводной воде, содержащей пузырьки воздуха, на частоте 20 кГц она составляет доли Вт/см . На частотах диапазона У. средних частот в УЗ-поле с интенсивностью начиная с неск. Вт/см могут возникнуть фонтанирование жидкости и распыление её с образованием весьма мелкодисперсного тумана. Акустич, кавитация широко применяется в технол. процессах при этом пользуются У. низких частот. [c.215]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...