Турбулентность и звук

Особенности распространения звука в море. Звуковые, а тем более ультразвуковые волны распространяются даже в спокойном воздухе с большим поглощением. Атмосферная турбулентность и температурные неоднородности приводят к ещё большему затуханию звука, так что передать звук частоты 5000 ги, и более на расстояния порядка нескольких километров не представляется возможным. [c.312]

В этом параграфе мы кратко остановимся на одном важном разделе современной акустики, получившем особое значение в последнее время в связи с быстрым развитием авиации больших скоростей и реактивной техники. Речь идет об аэротермоакустике. Название аэротермоакустика еще не установилось и оно не является общепринятым. Аэротермоакустика — это область акустики, занимающаяся изучением шумов и звуков аэродинамического происхождения, а также взаимодействия звука и турбулентности при этом в ряде случаев существенную, если не определяющую, роль могут играть или играют тепловые явления. Чтобы составить себе представление о том, чем занимается аэротермоакустика, перечислим некоторые ее задачи. [c.253]

Как теоретические, так и экспериментальные исследования влияния турбулентности атмосферы на распространение радиоволн и звука получили большое развитие за последние два десятилетия, что связано как с развитием техники, так и с успехами статистической теории турбулентности, способной количественно объяснить наблюдаемые явления. [c.6]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ О РАСПРОСТРАНЕНИИ СВЕТА, РАДИОВОЛН И ЗВУКА В ТУРБУЛЕНТНОЙ АТМОСФЕРЕ И ИХ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ [c.355]

Задачи распространения звука в турбулентной среде играют существенную роль в атмосферной акустике и гидроакустике электромагнитных волн в атмосфере — в атмосферной оптике, распространении лазерного излучения, радиосвязи, астрономии. Мы обсудим лишь наиболее простые акустические задачи из всей этой большой проблемы, которую можно назвать турбулентность и волны . [c.170]

Таким образом, исследование распространения звука в среде со случайными неоднородностями является интересной задачей физической акустики и вместе с тем оказывается важным для решения обратной задачи — из данных по акустическому зондированию получать сведения о турбулентном и неоднородном состоянии атмосферы и океана. В этой главе мы не имеем возможности остановиться на важной задаче генерации звука турбулентным потоком первые важные результаты в этой области были получены в [11, 12]. [c.171]

Влияние степени турбулентности на характеристики реактивных решеток при околозвуковых скоростях объясняет несовпадение кри вых р = / (М2), получаемых на разных трубах, имеющих различную турбулентность. При низкой турбулентности переход через скорость звука сопровождается резким возрастанием профильных потерь, так как скачки в местной сверхзвуковой зоне на спинке приводят к отрыву ламинарного пограничного слоя. При высокой турбулентности пограничный слой в сверхзвуковой зоне турбулентный и отрыва, как правило, не возникает или он смещается по потоку. [c.527]

Эффект ослабления турбулентного перемешивания в струях реализуется при вполне определенном диапазоне значений уровня звукового давления и достигает максимума в середине этого диапазона. При этом увеличение интенсивности воздействующего звука выше некоторой величины и может сопровождаться изменением знака воздействия. [c.128]

Стоящая здесь высокая степень отношения и/с приводит к тому, что при и/с < 1 эффективность турбулентности как излучателя звука низка. [c.409]

При скоростях течения порядка или превышающих скорость звука (о которых только и идет здесь речь) течение газа по трубе является, конечно, турбулентным (если только радиус трубы не слишком мал). Турбулентность движения будет существенна здесь для нас только в одном отношении. Именно, мы видели в 43, что при турбулентном течении скорость (средняя) практически постоянна почти по всему сечению трубы и быстро падает до нуля лишь на очень близких расстояниях от стенок. На этом основании мы будем считать скорость течения у просто постоянной по всему сечению трубы, определив ее так, чтобы произведение Spy (5 — площадь сечения) было равно полному расходу газа через сечение трубы. [c.507]

На распространение звука в воздухе в значительной мерс сказываются подвижность воздуха и имеющиеся в нем неоднородности плотности, обусловленные во многом турбулентностью (см. 39). Например, ири ветре скорость звука геометрически складывается со скоростью ветра. У земной поверхности скорость ветра из-за трепня всегда меньше, а с высотой она возрастает. Это приводит к тому, что отдельные части фронта звуковой волны дви- [c.229]

В стеклодувных горелках воздух, смешиваемый с газом, поступает под некоторым давлением. Это увеличивает скорость потока смеси. С ростом скорости потока ламинарное пламя переходит в турбулентное. Участки газовой струи в турбулентном пламени совершают беспорядочные вихревые перемещения, и горение сопровождается шипящим или свистящим звуком. При этом фронт пламени утолщается, внутренний конус укорачивается, округляется и может исчезнуть. При больших скоростях струи пламя может оторваться от горелки и погаснуть. [c.252]

При изучении распространения ударных волн следует иметь в виду, что в невозмущенном газе обычно присутствуют те или иные неоднородности случайные изменения плотности, скорости звука. Интересным и до конца не исследованным вопросом является движение ударных волн в турбулентном потоке. В связи с этим возникают два вопроса во-первых, как неоднородности влияют на распространение ударной волны и на структуру ее фронта, во-вторых, какое влияние оказывает ударная волна на сами неоднородности. Допустим, что первоначально плоская ударная волна входит в область, где существуют неоднородности скорости звука. При этом скорость волны [c.84]

В пневматических системах производственных машин наиболее часто применяются d = 5-г 25 мм, рекомендуемые скорости движения воздуха в трубах составляют 10—15 м/с. В пневматических системах производственных машин скорость движения воздуха определяется разностью давлений на концах воздухопровода, его сопротивлением, местными потерями и т. д. и обычно бывает значительно выше. Во многих случаях скорость движения воздуха определяется также технологическими требованиями, но как правило, даже при очень коротких воздухопроводах в производственных машинах она не превосходит скорости звука. Путем простых подсчетов, используя уравнение (Х.19), можно убедиться, что для воздухопроводов производственных машин характерным является турбулентный режим движения воздуха. [c.177]

Развитие Н. а. стимулировалось применением интенсивных звуковых полей и связанных с ними нелинейных эффектов. Так, необходимость увеличения интенсивности акустич. волн, используемых в УЗ-технологии, потребовала изучения условий фокусировки мощного звука и усреднённых эффектов в звуковых полях совершенствование техн. средств, применяемых для зондирования океана и атмосферы, привело к разработке параметрич. приёмных и излучаю-ищх систем. Увеличение мопщости индустриальных шу.мов, в особенности уровня авиац. шумов, потребовало разработки теории генерации звука турбулентностью и изучения особенностей распространения шума большой интенсивности. [c.288]

Как указывалось выше, вихревым шумом называется высокочастотный звук, создаваемый случайными флуктуациями сил на лопастях. Наиболее значительным источником вихревого шума являются флуктуации подъемной силы при движении лопасти в турбулизованном следе винта, причем главную роль играют случайные нагрузки, вызванные концевыми вихрями. Проведем простейший анализ вихревого шума. Рассмотрим лопасть длины I, обтекаемую потоком со скоростью V, причем на единицу размаха лопасти действует подъемная сила Fz t), величина которой изменяется случайно вследствие турбулентности и завихренности следа. Предполагая, что на хорду каждого сечения действует импульсная сила, представим результат действия этой силы вертикально ориентированным диполем, который создает звуковое давление следа [c.827]

Ныше мы вкратце изложили основные факты, касающиеся изотропной турбулентности в сжимаемой жидкости, рассматриваемой в рамках линейного приближения. В следующем приближении теории возмущений возникают новые физические эффекты — порождение вихревых движений, звука и пульсаций энтропии за счет билинейных и квадратичных взаимодействий решений линеаризованных уравнений друг с другом. Наиболее важными и.з этих эффектов, специфическими для сжимаемой жидкости являются порождение звука вихревой турбулентностью и рассеяние звука на неоднородностях полей скорости и Температуры. Основные работы по генерации звука турбулентностью выполнены Дж. Лайтхиллом ), исходившим из уравнения [c.489]

При использовании ультразвуковых методов источником звука высокой частоты служит пьезокристаллический вибратор, который дает узкий пучек ультразвукового излучения, пересекающегося с потоком газа. Звуковые волны, распространяющиеся в газе, наблюдается с помощью искровой фотографии, использующей шлирен или теневой метод. По фотоснимкам определяется длина звуковой волны, и так как частота излучения известна с большой точностью, то скорость звука также определяется с достаточной для измерения температуры точностью (порядка нескольких процентов). Этот метод применяется преимущественно в тех случаях, когда температура газа позволяет использовать пьезокристаллы и когда основные турбулентные и собственные шумовые пульсации, обусловленные самим газовым потоком, не искажают картины распространения звуковых волн. [c.223]

Как уже отмечалось, работа Лайтхилла [83] стимулировала большое количество теоретических и экспериментальных работ, посвященных изучению механизма генерирования звука турбулентностью и исследованию самого турбулентного процесса в различных его формах. Однако в целом объем знаний о турбулентности, как о форме движения, сопровождающемся акустическим излучением,-все еще далек от завершенности. Положение дел в этой области весьма емко сформулировал Фокс-Вильямс-см. [57, с. 172]. Решая задачу о шуме турбулентной струи и производя ряд последовательных преобразований с целью упрощения вида конечного выражения и, получив такое выражение. Фокс-Вильямс замечает ... хотя уравнение имеет внешне простой вид. в процессе его вывода произведено такое большое количество математических преобразований, что физический смысл результата остается неясным. Более того, нет никаких ни теоретических, ни экспериментальных способов определения формы корреляционной функции, не говоря уже об ее преобразовании Фурье, так что у нас не осталось базы, на которой можно было бы основывать вычисление звукового поля. Таким образом, поставленная цель не достигнута. Наиболее замечательная черта проведенного анализа состоит в том, что мы приходим к убеждению о бесполезности основывать вычисление звукового поля только на очень ограниченных сведениях о турбулентности . И если это авторитетное свидетельство справедливо по отношению к стационарным задачам турбулентного шума, то в области нестационарного турбулентного движения положение значительно сложнее. В сущности специфичной информации о структуре турбулентности при нестационарном движении нет. Последнее можно понять, поскольку видов нестационарности среднего движения чрезвычайно много и исследование каждого из них бессмысленно. Но в настоящее время нет и метода, позволяющего по известным характеристикам стационарной турбулентности прогнозировать их вид на случай нестационарного среднего движения. Сказанное в значительной мере обусловлено сложностью процессов, управляющих статистической структурой турбулентности. Немаловажное значение имеет четкое определение понятий стационарность-нестационарность к такому в житейском смысле слова нестационарному явлению, как турбулентность. Уже отмечалось, что большинство работ по турбулентности представляет ее в виде стационарного в статистическом смысле процесса, что обусловлено воз- [c.123]

Итак, наиболее важными эффектами второго порядка, появляющимися в случае сжимаемой жидкости, являются порождение звука турбулентностью и рассеяние звука на неоднородностях скорости и температуры. Изучение рассеяния звука естественно отложить до гл. 9. посвященной проблеме распространения волн в турбулентной среде. Поэтому здесь мы подробнее остановимся лншь на порождении звука турбулентностью. [c.301]

Весьма интересные опыты по распространению звука в реальных условиях турбулентной атмосферы были произведены В. А. Красильниковым [22]. Его опыты, принципиальную сторону которых мы намерены осветить в этом параграфе, представляют интерес с двух точек зрения. Во-первых, они дают метод изучения атмосферной турбулентности, и, во-вторых, что имеет прямое отношение к нашей теме, они проливают свет на законы распространения звука в турбулентной атмосфере. Последняя сторона дела имеет также, как мы увидим, отношение к точности работы пелепгационпых акустических устаповок. [c.64]

В турбореактивных двигателях и в экспериментальных установках для исследования шума турбулентных струй аэроакусти-ческое взаимодействие в главной своей части обусловлено чувствительностью турбулентной струи к акустическим возмущениям, зависящим в общем случае от частоты, интенсивности и мод воздействующего звука. Такая чувствительность определяется в ос- [c.126]

Турбулентные пульсации скорости тох<е являются источником возбуждения звука в окружающем объеме жидкости. В этом параграфе будет изложена общая теория этого явления [М J Lightliiil, 1952). Будет рассматриваться ситуация, когда турбулентность занимает конечную область Уо, окруженную неограниченным объемом неподвижной жидкости. При этом самая турбулентность рассматривается в рамках теории несжимаемой жидкости — вызываемым пульсациями изменением плотности пренебрегаем это значит, что скорость турбулентного движения предполагается малой по сравнению со скоростью звука (как это предполагалось и во всей главе III). [c.406]

Определим области ламинарного и турбулентного пограничных слоев на конусе. Для этого найдем критическое число Ке, ,р. Из графика [19] видно, что это число является функцией числа М( = Уо а. и относительной температурЕЯ стенки 7 ст = Т Т . Скорость потока = 3551 м/с, а скорость звука = 1214 м/с определяем из таблиц [12] по = 6,06-10 м /с и = 49,5 кГ/см (48,39-10 Па). Следовательно, Мй = 1 г /а. = 3,007. По этому значению М, и относительной [c.686]

Гидродинамические и аэродинамические источники вибраций и шумов имеются во всех машинах, где есть потоки жидкости или газа. Основная причина появления звука — неоднородность потока, вызванная периодическим его прерыванием (сирены, компрессоры, вентиляторы), турбулентностью, кавитацией, вихрями и т. д. Неодиородпость образует градиенты скоростей частиц жидкости (газа), вследствие чего возникают местные изменения плотности и давления, которые распространяются в виде акустических волн, излучаясь в воздух и проникая в упругие конструкции. С источниками такого типа можно ознакомиться в работах [30, 31, 81, 270, 324, 331, 337, 381]. [c.11]

Ранее [17] установлено, что при критическом истечении однофазной жидкости влияние сжимаемости ок ывается определяющим при протекании процесса в области, автомодельной по числу Рейнольдса (Re), при этом влияние диссипативных сил в околозвуковой области течения становится исчезающе малым вследствие вырождения турбулентности. Однако практическое использование этого эффекта в трубах при движении в них однофазных сред проблематично, прежде всего, из-за большой скорости звука в таких средах. Кроме того, влияние этого эффекта при движении однофазной среды реализуется лишь на очень коротком участке трубы, примыкающем к выходному сечению трубы, так как скорость звука в адиабатном канале постоянного сечения при движении в нем однофазной среды достигается лишь один раз на выходе из канала. Иначе обстоит дело со скоростью звука в двухфазном потоке как показано в [55], при одних и тех же параметрах торможения в зависимости от структуры двухфазного потока и степени термического и механического равновесия фаз в нем скорость звука может меняться в очень широких пределах. Кроме того, в настоящее время теоретически обоснован и экспериментально подтвержден тот факт, что скорость звука в двухфазном потоке при определенном соотношении фаз может оказаться на два порядка ниже, чем в жидкой фазе. Таким образом, трансзвуковой режим течения может быть достигнут на конечном участке длины трубопровода при умеренных значениях скорости звука (несколько десятков и даже несколько метров в секунду). В этом случае коэффициент сопротивления является функцией не только вязкости потока, но и его сжимаемости, определяемой числом Маха. Более того, при движении с околозвуковой скоростью влияние wi nnaTHBHbLX сил становится исчезающее малым вследствие вырождения турбулентности. Уменьшение потерь на трение при больших массовых расходах отмечалось в опытах при движении двухфазной смеси в замкнутых контурах циркуляции [32]. Таким образом, при критическом истечении влияние сжимаемости [c.119]

Осн. ур-ния А. д. с. получают посредством линеаризации общих ур-ний гидродинамики. При исследовании процессов распространения и рассеяния звука нелинейные компоненты ур-ний отбрасываются, а при исследовании процессов генерации звука они рассматриваются в качестве источников звука. Параметры этих источников при совр. состоянии теории турбулентности, как правило, не могут быть найдены тео- ретически, поэтому для оценок интенсивности и спект- [c.42]

Флуктуации темп-ры и скорости ветра, визнапныс атм. турбулентностью, приводят к рассеянию авука и соотв. к лек-рому ослаблению расиространяющеися в атмосфере звуковой волны. Это рассеяние. может также прииести к появлении сравнительно слабого звука в зоне тени, [c.142]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...