ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Два источника энергии при термическом возбуждении звука из "Вибрационное горение" Во всякой автоколебательной системе можно выделить собственно колебательную систему (в рассматриваемом случае этой системой является газ, находящийся в трубе), источник энергии и некоторый механизм ), подводящий энергию к колебательной системе. [c.75] В предыдущей главе были выяснены наиболее существенные свойства колебательной системы. Вопрос о механизме, подводящем энергию к колебательной системе, будет частично освещен в настоящей главе, но более полно он будет рассмотрен в последующих главах. Главным содержанием настоящей главы является выявление источников энергии, поддерживающих продольные акустические автоколебания газа в трубе при горении, и анализ процессов, позволяющих периодически пополнять убыль акустической энергии из колебательной системы, связанную с неизбежными во всяком реальном явлении потерями. [c.75] С точки зрения физики процесса выявление источника энергии, питающего колебательную систему, является одним из основных. К сожалению, этому вопросу, применительно к возбуждению акустических колебаний теплоподводом, уделялось незаслуженно мало внимания, что привело к ряду ошибочных высказываний в литературе. [c.75] Таким образом, Рэлей считал источником энергии теплоподвод, который, имея колебательную составляющую, должным образом сдвинутую по фазе относительно колебания давления, позволяет осуществляться термодинамическому циклу, дающему механическую работу. Полученная механическая энергия, поступая в колебательную систему в том же ритме, в каком осуществляется термодинамический цикл, поддерживает акустические колебания. [c.77] Чтобы ответить на этот вопрос, следует выявить, какими источниками энергии, кроме теплонодвода, располагает колебательная система. Поскольку рассматриваемая система имеет отличную от нуля среднюю скорость течения, то прежде всего следует выяснить, не может ли кинетическая энергия течения служить тем резервуаром, из которого колебательная система будет черпать энергию для поддержания колебаний. [c.78] Пусть в некотором сечении газового потока помещено сопротивление. Тогда, если это сопротивление будет переменным, принципиально возможно возбуждение колебаний. Действительно, если в области расположения сопротивления происходят колебания скорости, и если в момент нарастания скорости течения сопротивление уменьшается, а в момент уменьшения скорости возрастает, то такое взаимодействие потока с сопротивлением приведет к раскачке системы. Проще всего представить себе это следующим образом. Разобьем все сопротивление на две составляющие — среднюю величину и переменное, периодическое во времени слагаемое. С точки зрения воздействия на поток переменная составляющая сопротивления будет то тормозить, то разгонять его. Если в момент увеличения скорости, связанного с возникшими акустическими колебаниями, переменная составляющая сопротивления будет дополнительно разгонять течение, а в момент уменьшения скорости — дополнительно тормозить его, то амплитуда акустических колебаний будет возрастать. Сопротивление в этом случае как бы раскачивает колебательную систему. [c.78] Устройства такого рода широко используются во всякого рода электронных схемах. Наиболее известным примером может служить ламповый генератор в котором сетка лампы играет роль переменного сопротивления описанного типа. [c.78] Равенство (10.3) показывает, что наличие теплоподвода Q, приводящего к тому, что Т ф Т , неизбежно связано с появлением разницы между полными напорами во входном и выходном сечениях цилиндрической трубы. Этот эффект и называется тепловым сопротивлением. [c.80] НИЯ будет соответствовать уменьшение сопротивления, то, как уже говорилось, система будет раскачиваться. [c.81] Наличие среднего по времени постоянного теплоподвода не сможет изменить этой качественной картины возбуждения, подобно тому, как наличие среднего, не равного нулю теплоподвода не влияет на суш,ество эффекта, указанного Рэлеем. [c.81] Описанный здесь механизм возбуждения ускользнул от внимания Рэлея. Принципиальная разница между обоими типами возбуждения акустических колебаний теплоподводом видна, в частности, из того, что в одном случае результат эффекта связан с фазовым сдвигом между теплоподводом и давлением, а в другом—между теплоподводом и скоростью. [c.81] Качественные соображения, которыми мы обязаны Рэлею, и соображения о возможности возбуждения звука вследствие колебания теплового сопротивления требуют строгого доказательства. Этому будут посвяш,ены после-дуюш,ие параграфы настояш,ей главы. Однако уже здесь уместно дать оценку доказательству критерия возбуждения акустических колебаний, данному Путнэмом и Деннисом. Указанные авторы сделали попытку получить об-ш,ий аналитический критерий возбуждения акустических колебаний теплоподводом (выше уже делалась ссылка на эту работу в связи с изложением гипотезы Рэлея). В результате анализа полученных ими соотношений Путнэм и Деннис пришли к заключению, что единственным и вполне обш,им критерием возбуждения является критерий, предложенный Рэлеем. [c.81] Вернуться к основной статье