Вынужденные колебания в трубах

Вынужденные колебания в трубах [c.218]

В предыдущих параграфах, в сущности, были исследованы задачи о собственных колебаниях полубесконечной открытой трубы. Вынужденные колебания открытой трубы под действием, например, точечного источника определенной частоты, помещенного внутри или вне трубы, можно было бы исследовать вполне строго с помощью теории неоднородных интегральных уравнений частного вида (ср. конец 19), к которому приводится эта задача теорию таких интегральных уравнений дал Фок [1]. [c.109]

Асимптотический анализ свободных и вынужденных колебаний в каналах и трубах с точки зрения взаимодействия вязких пристеночных слоев с невязким ядром потока несжимаемой жидкости проведен в [58-61] для малых амплитуд, позволяющих линеаризовать уравнения движения. Нелинейные аспекты процесса распространения волн и генерация вихрей при возрастании амплитудного параметра в рассматриваемом классе задач о движениях жидкости в каналах с зависящими от времени деформациями стенок обсуждаются в [62-65]. [c.6]

Мы видели, что свободные колебания в трубе могут происходить только при определенных частотах. Но если на среду оказывать стороннее воздействие, то можно создать в трубе (вынужденное) колебание произвольной частоты. Здесь есть аналогия с сосредоточенными колебательными системами, в которых также частоты собственных колебаний образуют дискретный набор, но которые могут колебаться на любой частоте, если на них воздействовать с силой, имеющей эту частоту. Как и в сосредоточенных системах, при совпадении частоты вынуждающего воздействия с какой-либо собственной частотой трубы возникают резонансные явления. [c.218]

При частоте резонанса и вблизи нее при расчете амплитуды вынужденного колебания нельзя пренебрегать поглощением звука. Если поглощение отсутствует, то при резонансной частоте вообще нет установившегося колебания и амплитуда растет безгранично. При резонансе возможно нарушение линейности вследствие роста амплитуды еще до того, как затухание ограничит рост колебания. Мы будем все же считать, что линейность не нарушается (некоторые специальные явления при нелинейных колебаниях в трубах рассмотрим в гл. Х1П), и учтем потери энергии. [c.223]

Причина успокоения пластинки А,, состоит в том, что вторая пластинка, совершающая сильные вынужденные колебания, действует на первую с силой, которая по амплитуде почти равна, а по фазе почти противоположна внешней силе. Реакция второй пластинки на первую почти компенсирует действие па первую внешней силы. Вместе с тем, так как при этом пластинка Ку почти неподвижна, то резонанс для пластинки Кг наступает именно на ее парциальной частоте, а не на одной из нормальных частот. Это явление широко используется в различного рода успокоителях для устранения вредных вибраций машин, уменьшения качки корабля и т. д. Для этой последней цели внутри корпуса корабля помещаются большие цистерны, наполненные водой и соединенные между собой трубами (так называемые цистерны Фрама). При качке корабля происходят колебания уровня воды в цистернах, и эта колебательная система играет роль успокоителя. [c.643]

Вследствие отражения звуковых волн у концов трубы столб воздуха, заключенный в трубе конечной длины и диаметра, малого но сравнению с длиной волны, как и стержень, представляет собой одномерную колебательную систему, обладающую определенными нормальными колебаниями — основным тоном и гармоническими обертонами. Частоты этих колебаний и распределение их амплитуд вдоль трубы, а также возникновение резонанса при вынужденных колебаниях определяются совершенно теми же условиями, что и в случае стержня, причем закрытый конец трубы аналогичен закрепленному концу стержня, а открытый конец трубы — свободному 154). [c.734]

В столбе воздуха, заключенном в трубе, можно возбуждать не только вынужденные колебания, но и автоколебания. Колебания, возбуждаемые в органных трубах [c.734]

Резонансный толщиномер. Локальный метод вынужденных колебаний применяют для измерения толщины и дефектоскопии тонкостенных труб и оболочек. Прибор для реализации этого метода называют резонансным толщиномером. Он основан на возбуждении в стенке изделия по толщине ультразвуковых колебаний и определении частот, на которых возникают резонансы этих колебаний. В простейшем случае, представляя изделие как пластину, поверхности которой с обеих сторон свободны, условие возбуждения упругих резонансов записывают в виде уравнения для свободных колебаний (2.26). [c.128]

В i были выведены уравнения малых колебаний и характеристическое уравнение регулятора с демпфером, В настоящем параграфе будет исследовано влияние ряда факторов (скорости звука в жидкости, текущей по трубе, длины трубы, постоянной демпфера и режима работы регулятора) на устойчивость регулятора с демпфером и рассмотрен вопрос о подвижности н вынужденных колебаниях под действием возмущающей периодической силы. [c.189]

Такие колебания цилиндра в потоке постоянной скорости, происходящие за счет внутренних явлений в пограничном слое на поверхности цилиндра, приводящих к только что отмеченным отрывам масс жидкости с поверхности цилиндра, относятся к числу автоколебаний. Их можно наблюдать на всевозможных плохо обтекаемых телах. Возникая в жидкости, эти периодические процессы вызывают вибрации тел, погруженных в жидкость. Известны автоколебания фабричных труб и высотных зданий во время ветра, причем частота этих колебаний не связана с частотой порывов ветра, как это имело бы место при вынужденных колебаниях. Аналогичные автоколебания совершают перископ подводной лодки, трубки конденсатора паровой турбины и др. [c.370]

В некоторых частных случаях вынужденных колебаний можно непосредственно использовать теорию собственных колебаний. Так, если источник расположен внутри трубы на достаточно большом расстоянии от ее конца, то возбуждаемое им внутри трубы поле вблизи конца состоит из одной или нескольких распространяющихся волн, набегающих на открытый конец с определенными амплитудами и фазами. Открытый конец действует ка эти волны так же, как если бы они приходили из бесконечности, так НТО здесь все сводится к задаче о собственных колебаниях. Если же источник звука расположен вне трубы на таком расстоянии от нее, что испускаемую им волну можно считать вблизи открытого конца участком плоской волны, то возникает задача о падении плоской волны, распространяющейся в свобод- [c.109]

Сборник посвящен моделированию и исследованиям собственных и вынужденных колебаний элементов конструкций реакторов и турбогенераторов. Рассматриваются динамические деформации и напряжения в системах типа оболочек, пластин, труб, стержней и роторов. [c.151]

Электромагнитный вибровозбудитель состоит из корпуса, жестко соединенного с грузонесущей трубой, и реактивной массы сердечника с катушками 5. Между корпусом и сердечником установлены пружины. Подбирая жесткость пружин, можно обеспечить совпадение частоты собственных колебаний грузонесущего органа и вынужденных колебаний реактивной массы, т. е. работать в резонансном режиме. При этом амплитуда колебаний трубы и, следовательно, величина скачков материала увеличивается. Производительность конвейера возрастает. [c.82]

Автоколебания весьма широко распространены в технике, особенно в радиотехнике. Кроме часов, примерами автоколебательных систем могут служить электрический звонок, ламповый генератор незатухающих электрических колебаний и многие другие устройства. Мы увидим дальше, что органная труба и голосовой аппарат человека также представляют собой автоколебательные системы. Итак, в автоколебательной системе и амплитуда и частота колебаний определяются свойствами самой системы, между тем как при вынужденных колебаниях характер колебаний в сильной степени зависит от свойств внешней периодической вынуждающей силы. [c.26]

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]

Локальный метод вынужденных колебаний применяют для измерения малых толщин при одностороннем доступе. Контактный резонансный толщиномер, принцип действия которого показан на рис. 24, б, в 60-х годах XX в. был основным средством толщинометрии. В настоящее время для ручного контроля применяют импульсные толщиномеры. Для автоматического измерения толщины стенок тонких труб лучший результат дает иммерсионный резонансный толщиномер. [c.215]

Вынужденные колебания сжимаемой жидкости в трубах [c.120]

Открытые системы. В этой главе мы будем рассматривать вынужденные колебания открытых систем, т. е. систем, не имеющих внешних границ. Например, если кто-то играет на трубе, находясь на воздушном шаре высоко над землей, то воздух можно считать открытой системой, если пренебречь эхом, т. е. отражением от земли к трубе. Если труба звучит в комнате с полом из твердой древесины, стенами н потолком, явление будет протекать совершенно по-другому. В этом случае воздух в комнате представляет собой замкнутую систему, и при соответствующих условиях возбуждения он будет резонировать на частотах его мод. Покроем стены комнаты звукопоглощающим материалом. В этом случае звуковые волны от стен не отражаются и комната ведет себя как открытая система, т. е. система без внешних границ. Из этого примера видно, что бесконечная протяженность среды не является необходимым условием для того, чтобы систему можно было считать открытой. [c.149]

Когда звук возбуждается внутри цилиндрической трубы, то простейший способ возбуждения, какой только мы можем предположить,— это возбуждение с помощью вынужденных колебаний поршня. В этом случае волны являются плоскими с самого начала. Но важно также исследовать, что происходит, когда источник, вместо того чтобы быть равномерно распределенным по сечению, сконцентрирован в одной его точке. Если мы примем (что, однако, не является верным безоговорочно), что на достаточном расстоянии от источника волны становятся плоскими, то закона обратимости достаточно, чтобы получить желаемые сведения. [c.158]

Коротко остановимся на вынужденных колебаниях газоотводящих труб в воздушном потоке. Круглые цилиндрические и конические трубы принадлежат к плохо обтекаемым телам. Образующиеся при обтекании трубы вихри периодически срываются, и в результате появляется переменная аэродинамическая сила, которая действует в направлении, перпендикулярном направлению набегающего потока, и вызывает вынужденные колебания трубы, происходящие с частотой, равной их собственной частоте колебаний [41—44]. При этом энергия для колебаний поставляется набегающим потоком ветра, а частота и амплитуда определяются самой колеблющейся конструкцией. Вызываемые периодическим срывом вихрей колебания приводят к раскачиванию газоотводящнх труб, поэтому их конструкция и аэродинамические характеристики должны быть такими, чтобы во всем диапазоне скоростей амплитуда колебаний была в пределах безопасных значений. [c.81]

Широкое распространение понятия Н. в. связано с тем, что многие системы, служащие для передачи энергии или информации, можно представить в виде цепочек из ячеек, в к-рых существуют Н.в., образу ю-п ,ие счетное, а иногда и несчетное множество. Примеры линии электропередачи, телефонные и телеграфные кабели, волноводы СВЧ [2], акустич. трубы (см. Интерферометр акустический), волноводы акустические в океанах (см. Гидроакустика) и в атмосфере, тропосферные и ионосферные каналы дальней радиосвязи, а также ряд устройств для усиления и генерации колебаний СВЧ (см., напр.. Магнетрон, Лампа бегущей волпы), ускорители э.пемонтарных частиц, лазеры (см. Оптический генератор), кристаллич. структуры [3] и т. д. Любое вынужденное колебание в этих системах представляется суммой Н.в., порожденных внешними воздействиями в отдельных ячейках (см. ниже). Так, напр., в линиях передачи, кабелях и волноводах, возбуждаемых на одеюм конце, возникают Н. в., распространяющиеся вдоль системы до точки приема колебаний, т. е. Н. в. я в л я ю т с я н е р е н о с ч и ] а м и энергии или информации. Если периоднчпость или однородность цепочки сильно нарушена, то Н. в. не существуют и передача энергии или информации становится невозможной. [c.436]

Локальный метод вынужденных колебаний обычно называют резонансным методом. В стенке изделия с помощью пьезопреобразователя возбуждают ультразвуковые волны (рис. 2.5, б). Частоту колебаний модулируют фиксируют частоты, на которых возбуждаются резонансы колебаний. По резонансным частотам определяют толщину стенки изделий и наличие дефектов. Дефекты, параллельные поверхности изделия, вызывают погрешность измеряемой толщины, а расположенные под углом к поверхности — исчезновение резонансных явлений. Для высокоточного измерения толщины труб также применяют локальный метод свободных колебаний, получивший название метод предеф. [c.99]

Локальный метод вынужденных колебаний применяют для измерения малых толщин при одностороннем доступе. Контактный резонансный толщиномер, принцип действия которого показан на рис. 2.5, в, в 60-х годах был основным средством толщино-метрии. В настоящее время для ручного контроля применяют импульсные толщиномеры. Для автоматического измерения толщины стенок труб выпускают иммерсионные резонансные толщиномеры. Некоторыми преимуществами перед таким способом измерения толщины обладает локальный метод свободных колебаний (метод предеф). Главное преимущество заключается в возможности изменения угла падения ультразвука на трубу при сохранении точности измерений. Это упрощает конструкцию протяжного устройства. [c.102]

Исследование собственных и вынужденных колебаний конструкций производилось методом электротензометрирования. В качестве первичных преобразователей использовались тензодатчики активного сопротивления R=200 ом L=300 мм). Размещение гензодатчиков на конструкции показано на рис. 1. Измерение деформаций и запись осциллограмм колебаний проводились при помощи комплекта тензометрической установки УТС-12/35 и электроди-Е1амических осциллографов И-102, обеспечивающих качественную запись высокоскоростных процессов. Для измерения усилий натяжения стягивающих шпилек, шпилек крепления витков индуктора к блокам и натяжения труб жесткости, а также измерения статических деформаций, возникающих при этом в элементах конструкции, использовался электронный измеритель деформаций ЭИД-Зм. Однородность структуры стеклопластика индуктора определялась ультразвуковым прибором Бетон-Зм . Ускорения элементов конст- [c.217]

Анализ осциллограмм вынужденных колебаний позволяет сделать вывод о том, что наиболее благоприятным состоянием индуктора в смысле обеспечения достаточной жесткости и значительного уменьшения деформаций (в 22 раза) по сравнению со свободным состоянием является состояние обжатия индуктора блоками с усилием в стягивающих шпильках 2 т, натял<ения труб жесткости до 5 т и натяжения шпилек крепления витков индуктора до 2 т. Деформации арматуры и бетона в этом случае достигали наибольшего значения и составляли соответственно 0,14i0 и 0,127.10 что соответствует напряжениям 0,03 и 0,005 кг/мм . Размах изменения динамических усилий в стягивающих шпильках при работе индуктора в установившемся режиме достигал 543 кг (от +300 до —243 кг). Динамические усилия, возникающие в шпильках крепления витков индуктора, не превышали 10 кг. [c.221]

Ко второму виду динамических испытаний относится определение форм и частот как собственных, так и вынужденных колебаний частей самолета для последующего уточнения расчетов критических скоростей автоколебаний и устранения возможных резонансов, а также испытания в аэродинамических трубах динамически подобных моделей для уточнения критических скоростей. Динамические испытания проводятся в специальных лабораториях, а показания при испытаниях измеряются осциллографами с применением электротензодатчиков различного типа. [c.99]

Способ решения задачи синтеза и практической корректировки требуемого поля вынужденных колебаний балкп или трубы при использовании нескольких электромагнитных вибровозбудителей резонансного типа рассмотрен в работе [4] этот способ может быть распространен на общий случчй упругих тел. [c.152]

Вынужденные колебания. Из формуг (6.3.54) получим соотношения между параметрами потока м(1), (1) в конце трубы и параметрами потока У 1), (1) в начале трубы. Прг получим [c.352]

Определим вынужденные колебания давления и скорости зга выходе из трубы, вызванные колебаниями давления на входе в трубу. Примем, что на входе в трубу и на выходе из трубь имеются соответственно комплексное сопротивление Z(0) и комплексная проводимость Z (l) Тогда [c.352]

При больших поперечных перегрузках к трубопроводам в баках крепят растяжки, увеличивая тем самым количество опор балки. При этом напряжения в трубопроводе следует опрёделять известными способами, как в многоопорной балке. Следует еще отметить, что при транспортировке ракеты возможны циклические поперечные перегрузки, При выборе шага растяжек на трубопроводах это учитывают и стремятся к тому, чтобы собственная частота колебаний трубы возможно больше отличалась от частоты вынужденных колебаний системы. [c.353]

В качестве другого примера рассмотрим случай нестационарного движения вязкой несжимаемой жидкости, физические свойства которой характеризуются константами р и р, по бесконечно длинной круглой цилиндрической трубе диаметра й под действием перепада давления Ар, представляющего некоторую гармоническую функцию с периодом Т (или частотой N = ИТ) и амплитудой Р. В этом случае (опускаем действие объемных сил) никакой характерной скорости не задается и, таким образом, ни одно из чисел подобия ЗЬ, Ей и Ре не может быть критерием. Как и в предыдущем случае, поскольку задается перепад давления (за масштаб давлений можно принять, например, амплитуду колебаний давления Р) и частота N нестационарного движения (для простоты рассмотрим только установившиеся вынужденные колебания жидкости), то критерии подобия составим, комбинируя числа ЗН и Ей с числом Рейнольдса Ре так, чтобы скорость V исключилась. Будем иметь следующие два критерия подобия-. [c.374]

Остается рассмотреть еще один существенный момент. Когда отношение рЫ между частотой вынужденных и собственных колебаний отклоняется в ту или другую сторону от единицы, величина потерь уменьшается но сравнению с максимальным значением тем быстрее, чем меньше значение коэффициента трения Ь. Другими словами, чем интенсивнее резонанс в случае точного совпадения частот, тем уже область, в которой величина колебаний остается близкой к максимальному значению. Например, для того, чтобы заметным образом возбудить камертон, — даже если он снабжен резонансным ящикоаг, — колебаниями другого камертона, расположенного поблизости, требуется очень точная настройка, тогда как столб воздуха в почти полностью закрытом сосуде (например, в колбе или в органной трубе) сильно реагирует на колебания в значительно более широком диапазоне частот. Для уяснения этого вопроса заметим, что выражение для рассеяния энергии (20) в 12 можно переписать в следующем виде [c.51]

Теория вынужденных колебанихт, обусловленных внешним источником звука, к которой мы сейчас перейдем, связана с некоторыми более тонкими соображениями и часто может приводить к недоразумениям. Ясно, что масса воздуха, заключенного в резонаторе илп органной трубе, будет приведена в интенсивные колебания источником, настроенным приблизительно в унисон но желательно было бы также оценить амплитуду вынужденных колебаний и, в частности, понять, почему звук, который представляется исходящим из резонатора, может при некоторых условиях в огромной степени превосходить звук, который создавался бы исходным источником, взятым в отдельности. [c.337]

Рассмотрим теперь задачу о вынужденных колебаниях столба газа в резонаторе в виде закрытой трубы длины I. Будем считать, что колебания возбуждаются поршнем, помещенным в конце трубы и соверииющим гармонические коле(мния со скоростью [c.69]

Распространение гармонических волн в бесконечном круговом цилиндре и в толстостенной трубе исследовал Локкет ), дав относящееся к этой задаче частотное уравнение. Игначак и Новацкий ) рассмотрели вынужденные колебания бесконечного стержня прямоугольного сечения. Причиной возникновения [c.791]

Локальный метод вынужденных колебаний применяют для измерения малых толщин при одностороннем доступе. В настоящее, время для ручного кошроля ггрименяют имггульс-ные толгциномеры. Для автоматического измерения толщины стенок тонких труб лучший результат дает иммерсионный резонансный толщиномер. [c.325]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...