Волны в узких трубах

Затухание волн в узких трубах и щелях [c.243]

ЗАТУХАНИЕ ВОЛН В УЗКИХ ТРУБАХ И ЩЕЛЯХ 245 [c.245]

ВОЛНЫ в УЗКИХ ТРУБАХ [c.202]

Гармонические волны в узкой трубе [c.202]

Рассмотрим квадратичную поправку к стоячей волне в узкой трубе, ограниченной крышками с теми или иными акустическими свойствами например, крышками абсолютно жесткими, абсолютно мягкими или крышками, характеризующимися каким-либо импедансом и т. п. В качестве волны первого порядка будем каждых раз брать стоячую волну линейной теории, полагая, что квадратичная поправка в начальный момент равна нулю. Мы увидим, что характер поправки существенно зависит от свойств крышек. [c.430]

Показать, что при распространении звука в узкой трубе наблюдается дисперсия. Найти закон дисперсии и частотную зависимость коэффициента затухания для слабого поглощения. Записать связь скорости и давления в бегущей волне, выражение для текущего импеданса. [c.50]

Бегущую волну в такой трубе можно записать в виде р (t + z/ ), где в качестве z взята теперь длина дуги осевой линии трубы. Ускорение частиц среды вдоль трубы создается изменением давления вдоль оси трубы. Нормальное же ускорение частиц создается реакцией неподвижных стенок трубы. Волновое уравнение для узкой трубы постоянного сечения (все равно, прямой или изогнутой) имеет тот же вид [c.168]

Если скорость волн в материале трубы меньше скорости звука в среде, заполняющей трубу (так будет, например, для резиновой трубки, заполненной водой), то в диапазоне частот, при которых трубу можно еще считать узкой, будет лежать радиальный резонанс трубы, при котором проводимость стенок обращается в бесконечность. При частотах ниже резонансной проводимость будет иметь характер упругости, а при частотах выше резонансных — характер массы. Соответственно усложнится и дисперсионное поведение трубы. В самом деле, рассмотрим радиальные колебания трубы под действием гармонического внутреннего давления р. Боковые стенки трубы можно считать колебательной системой, в которой элементом массы является масса самой стенки, а упругая сила создается растяжением оболочки при изменении ее радиуса. Для радиального колебания можно написать уравнение движения стенки в виде [c.228]

В узких трубах, т. е. в трубах, поперечные размеры которых малы по сравнению с длиной волны звука, могут распространяться только плоские волны, бегущие вдоль оси трубы. В широких трубах распространение звука может иметь совершенно другой характер. Важнейшая особенность распространения звука в широких трубах — изменение формы волны при распространении вдоль оси трубы. Такие широкие трубы называют волноводами термин выбран по аналогии со словами водопровод , воздуховод и т. п. Распространение волн, характерное для таких широких труб, называют волноводным распространением. [c.230]

Узкие трубы часто применяют с целью получить в них плоскую волну (такие трубы применяются, например, для измерения импедансов материалов). Мы уже знаем, что в неограниченном пространстве создать плоскую волну невозможно, а в узкой трубе, какой бы излучатель ни создавал гармоническое звуковое поле, на некотором расстоянии от него в волноводе будет бежать только плоская волна вида остальные нормальные волны, которые могли создаться источником, неоднородные, и их поле быстро затухает при удалении от источника. В широкой трубе получить поле плоской волны в чистом виде трудно, так как в ней могут распространяться и волны высших порядков. Это обстоятельство ограничивает на практике поперечные размеры труб, используемых для создания в них плоских волн. [c.239]

Используем полученные результаты для расчета затухания собственных колебаний в узкой трубе с одним открытым концом. Из сказанного в конце 65 видно, что открытый конец можно рассматривать как монопольный источник из него в окружающую среду периодически поступает и возвращается обратно некоторый объем среды. Так как размеры отверстия малы по сравнению с длиной волны, то наличие отверстия мало меняет скорость частиц внутри трубы. Поэтому найти количество вытекающей и втекающей среды можно, считая, что наличие излучения не влияет на скорость среды в трубе. [c.296]

Для наблюдения картины распределения амплитуд стоячих волн в трубах можно пользоваться свойствами газового пламени. Слабое газовое пламя, зажженное у узкого отверстия в стенке трубы, увеличивается в местах, где образуются пучности стоячей волны. Пропуская через трубу с большим числом малых отверстий светильный газ и возбуждая в ней стоячие волны при помощи звучащего громкоговорителя (рис. 467), можно наблюдать распределение амплитуд вдоль трубы. В трубе, у открытого конца которой помещен громкоговоритель, а другой конец закрыт, резонанс будет наблюдаться всякий раз, когда вдоль трубы укладывается нечетное число четвертей волны. Изменяя частоту тока, питающего громкоговоритель, можно возбудить стоячие волны разной длины. [c.734]

Тип УЗК выбирают следующим образом. Продольными и поперечными волнами контролируют изделия значительной толщины — в несколько раз большей длины волны. Волны в пластинах применяют для контроля листов, оболочек, труб с толщиной стенки, соизмеримой с длиной волны. Волнами в стержнях проверяют проволоки и прутки, диаметр которых соизмерим с длиной волны. Поверхностными волнами выявляют дефекты на поверхности изделия чувствительность уменьшается с увеличением глубины и практически достигает нуля на глубине, равной длине волны. Сложная форма поверхности изделия не является препятствием для контроля, поскольку поверхностная волна следует за всеми ее изгибами. Для выявления подповерхностных дефектов применяют продольные подповерхностные волны, возникающие при наклонном падении УЗК на поверхность изделия под углом, равным первому критическому. Эти волны нечувствительны к неровностям и дефектам на поверхности изделия и достигают максимума чувствительности на глубине 5—10 мм от поверхности. [c.254]

Отсюда следует, что в достаточно узких трубах волны быстро затухают, а потерянная механическая энергия превращается, разумеется, в теплоту. [c.251]

Прямая труба постоянного поперечного сечения является составной частью всех звукопроводов, применяемых на практике, и потому рассмотрение законов распространения звука в такой системе очень важно для решения всех вопросов акустики, связанных с экспериментом. Будем предполагать, что боковые стенки трубы абсолютно твердые и совершенно не проводят тепла. Допущение наличия упругости и теплопроводности стенки приводит к значительному усложнению решения задачи. Эти факторы дают добавочное затухание звука вследствие отдачи энергии колебаний стенке и приводят к искажению плоского фронта волны. Внутреннее трение в газе (или жидкости), заполняющем трубу, будем учитывать в упрощен-. ной трактовке, считая, что скорость движения частиц одинакова по всему сечению (т. е. считая волну плоской), и принимая силу трения пропорциональной этой скорости. Фактически при малой вязкости скорость почти постоянна по всему сечению и быстро падает лишь в узком пограничном слое у стенки. Кроме того, будем считать, что диаметр трубы значительно меньше длины волны. При этом условии неоднородность скорости по сечению трубы, даже если она возникла, быстро выравнивается и волна становится плоской (см. гл. 6). [c.77]

Рупорную антенну используют для согласования собственного сопротивления излучателя, малого по сравнению с длиной волны, с волновым сопротивлением среды. Она представляет собой расширяющуюся по определенному закону трубу, в узком конце которой (в горле) помещается подвижная механическая система антенны. Наиболее часто применяются рупорные антенны с поперечным сечением трубы, нарастающим по экспоненциальному закону (рис. 4.12). [c.124]

Данный метод визуализации оказался особенно ценным при исследовании отражения ударной волны от стенки со щелью. В рабочей секции ударной трубы помещались два одинаковых металлических блока, укрепленных симметрично на верхней и нижней стенке, которые образовывали узкую щель и канал переменного сечения. Серия снимков (рис. 6) показывает геометрию канала, развитие процесса отражения от стенки со щелевым отверстием, форму ударной волны в расширяющемся канале и ее сложную структуру (дифракция ударной волны). [c.135]

Соотношения между длинами открытой или закрытой трубы и длинами волн заключенных в них столбов воздуха можно исследовать также, проследив за движением импульса, под которым понимается волна, заключенная в узких пределах и состоящая из равномерно сжатой или разреженной жидкости. Рассматривая вопрос с этой точки зрения, необходимо тщательно учесть обстоятельства, при которых имеют место различные отражения. Предположим сначала, что импульс перемещается в положительном направлении, к перегородке, закрепленной поперек трубы. Так как энергия, заключенная в волне, не может уйти из трубы, то должна существовать отраженная волна, а то, что эта отраженная волна также является волной сжатия, следует из факта отсутствия потери жидкости. К этому же заключению можно прийти другим путем. Эффект перегородки можно имитировать, введя на одинаковом расстоянии аналогичную волну сжатия, движущуюся в отрицательном направлении. Так как обе эти волны — волны сжатия и распространяются они в противоположных направлениях, то скорости жидкости в обеих волнах равны и противоположны и поэтому нейтрализуют друг друга, когда волны налагаются. [c.59]

В случае узкой трубы, оба конца которой открыты, собственные колебания представляют собой в первом приближении стоячие волны, для которых концы являются узлами давления (пучностями смещения). [c.215]

Одномерные волны — это волны, в которых все характеристики зависят, помимо времени, только от одной координаты. Одномерными могут быть как волны, бегущие в одномерной среде (волны на струне, в стержне, в жидкости, заполняющей узкую трубу, и т. п.), так и волны в двухмерных (плоская волна на пластинке) и трехмерных средах (плоская волна в неограниченной среде). Если эту единственную координату обозначить через х, то каждая величина, характеризующая волну (давление, скорость частиц и т. д.), будет некоторой функцией времени и этой координаты (для определенности рассматриваем давление р) [c.19]

Задачу о неустойчивости плоской детонации численными методами решал В. В. Пухначев (1963). Он тоже ползп1ил неустойчивость во всех слз ааях, за исключением распространения волны в узких трубах, в которой она может оказаться устойчивой. [c.387]

Процессы распространения колебания частиц жидкости или газа в трубе осложняются влиянием ее стенок. Косые отражения вдлн от стенок трубы создают условия для образования радиальных колебаний. Поставив задачу исследования аксиальных колебаний частиц жидкости или газа в узких трубах, мы должны учесть ряд условий, при которых можно пренебречь радиальными колебаниями. Прежде всего условие, раскрывающее понятие узкой трубы. В специальных исследованиях теории колебаний в трубах любого профиля и сечения показано, что колебания частиц газа (или жидкости) будут аксиальными, если выполняется определенное соотношение между линейными размерами сечений и длиной волны, а именно для цилиндрической трубы а<0,61 X (а —радиус трубы, X —длина волны). Если труба имеет прямоугольное сечение со стороной L, то при Lузкую трубу. Однако имеются еще дополнительные условия, связанные с поглощением у стенок. Касательная составляющая скорости частиц у стенки равна нулю, а по мере удаления от нее она возрастает до максимального значе- [c.124]

Уменьшение скорости звука в узких трубах, обнаруживаемое по длине волны стоячих колебаний, было замечено Кундтом ( 260) и специально изучено Шнеебели ) и Зеебеком ). Из их опытов следует, что уменьшение скорости пропорционально в согласии с (22), но что при изменении п уменьшение пропорционально скорее чем Так как [л- не зависит от плотности (р), то в разреженном воздухе эффект был бы усилен. [c.317]

Существуе один интересный случай, когда импеданс Z, является постоянным не приближенно, а точно. Пусть звуковая волна падает на границу г = О, ниже которой расположена совокупность узких канавок глубины И, заканчивающихся неподатливой границей z - -h и имеющих неподатливые стенки (гребенчатая структура, рис. 2.3). Ширину канавок будем счи1ать малой по сравнению как с длиной волны, так и с глубиной h. Найдем импеданс Z этой гребенчатой структуры в плоскости 2 =0, который по формуле (2.25) определяет коэффициент отражения плоской волны. Падающая звуковая волна будет возбуждать в канавках плоские волны (как в узких трубах), бегущие в них в обоих направлениях. Мы будем пренебрегать потерями энергии и>за трения на стенках. Тогда звуковое давление в каждой грубке можно записать как [c.33]

Узкой трубой считаем трубу, поперечник которой много меньше длины волны звука. Особенности распространения волн в широких трубах не позволяют интерпретировать их как длинные линии. Более подробно акустику узких труб рассмотрим в гл. VII, а акустику широких труб — в гл. VIII. [c.168]

На фпг. 123 приведены аналогичные результаты для поглощения звука в пресной и морской воде [40]. Для пресной воды измеренные значения поглощения в 2,5 раза больше, чем вычисленные с учетом соотношения (5.21) и теплопроводности. Полученное расхождение объясняется влиянием объемной вязкости, механизм которого рассматривается в статье Холла [41 ], а также во втором томе данной серии (в главе, написанной Литовицем), Увеличение поглощения в морской воде связано с релаксационными эффектами, обусловленными главным образом присутствием в воде Мд304, Наряду с рассмотренными причинами, влияющими на распро-страиепие волн в свободном пространстве или в ограниченной среде на высоких частотах, существует еще один источник поглощения энергии, имеющий место в трубах иа низких частотах, кото-Р1.1Й дает существенно большие потери, чем потери, связанные с вязкостью и теплопроводностью среды. Поглощение в узких трубах объясняется тем, что газ или жидкость пе скользит вдоль стенок трубы, а образует пограничный слой очень малой толщины. Этот слой между стенкой и движущейся жидкостью характерен тем, что в пем распространяются вязкие сдвиговые волны. Эти волны [12, 38] создают комплексное сопротивление движению, равное [c.426]

Подчеркнем, однако, что эти выводы не имеют универсального характера, и можно представить себе случаи самопроизвольного возникновения пересжатой детонационной волны. Так, пересжатая волна возникает при переходе детонации из широкой трубки в узкую это явление связано с тем, что когда детонационная волна доходит до места сужения, происходит ее частичное отражение, в результате чего давление продуктов горения, втекающих из широкой в узкую часть трубы, резко возрастает—ср. задачу 4 (Б. В. Айвазов, Я. Б. Зельдович, 1947) ). [c.683]

Контроль длины изделий и диаметра труб. Контроль длины изделий в принципе не отличается от контроля толщины и проводится, как правило, эхо-методом. Для этой цели широко применяют эхо-дефектоскопы, причем отсчет длины проводят по экрану ЭЛТ или по глубиномерному устройству. При определении продольных размеров в тонких длинных объектах могут возбуждаться волны различных типов, например нормальные волны в пластинах и стержнях. При использовании этих волн необходимо выбирать такие частоты УЗК, чтобы скорость волн практически не зависела от изменения толщины листа или диаметра стержня. [c.280]

Почему мы отпилили мундштук от нашей блокфлейты Только потому, что остальная часть инструмента не имеет никакого отношения к созданию звука, а только видоизменяет звук, возникающий в мундштуке. Если закрыть отверстия в стенке корпуса инструмента, он будет напоминать трубу, в которой ходит поршень. Но в предыдущей главе мы опустили одно важное обстоятельство, касающееся поведения такой трубы с поршнем. Предполагалось, что волны сжатия, бегущие вдоль трубы, исчезают, добежав до ее конца. В действительности это вовсе не так. Когда звуковая волна достигает открытого конца трубы, она внезапно встречает бесконечный объем воздуха в не-ограииченном наружном пространстве. Ничтожный объем воздуха, который волна переместит из узкой трубы в наружное пространство, не в состоянии повысить давление снаружи и поэтому волна не сможет выйти наружу, а, отразившись от открытого конца трубы, побежит в обратную сторону. Явление отражения звука играет важнейшую роль в акустике, и мы рассмотрим его гораздо подробнее в дальнейшем. [c.39]

Применим теорию длинных линий к распространению звука в жидкости или газе, заполняюш,ем узкую ) цилиндрическую трубу с жесткими стенками. Замечательно, что если такую трубу изогнуть, то распространение звука в ней останется таким же, как и в прямой трубе, с той только разницей, что координату придется отсчитывать не по прямой, а по изогнутой оси трубы. Изгибы оси могут быть сколь угодно крутыми, хотя бы даже изломами волна бежит в такой трубе, не замечая изгибов, так же, как если бы труба была вытянута в прямую линию. Изогнутые узкие трубы широко применяют в медных духовых инструментах. Трубу изгибают только для уменьшения габаритов инструмента, звуки же, издаваемые изогнутой трубой, имеют ту же высоту, как если бы труба была выпрямлена. [c.168]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...