ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Возбуждение колебательной системы волнами энтропии из "Вибрационное горение" Элементарные процессы в зоне теплоподвода дают весьма простые условия возбуждения колебательной системы. Фактическая реализация элементарных процессов обычно маловероятна эти процессы представляют, главным образом, принципиальный интерес, поскольку позволяют отделить случай возбуждения колебаний за счет энергии, находящейся в тепловой форме, от случая возбуждения колебаний за счет энергии, находящейся в механической форме. [c.101] Полученная формула позволяет находить поток акустической энергии, излучаемый областью а по параметрам, заданным на границах этой области. Знание процессов, идущих внутри о, в данном случае необязательно. Эта форма записи удобна, в частности, при экспериментальных исследованиях — нередко колебания скорости и давления по обе стороны зоны теплоподвода замерить значительно пр още, чем разобраться в явлениях, идущих в самой зоне теплоподвода. [c.101] Выход из этого положения возможен путем приближения фиктивных схем к реальным. В действительности нри теплоподводе изменение скорости и давления происходит одновременно. Поэтому естественно разбить весь процесс на множество чередующихся элементарных процессов. [c.102] Если сравнить эти формулы с соотношениями (11.11), то легко видеть, что равным долям изменения 6Е соответствуют равные доли изменения 6Х. Это позволяет построить такое чередование двух элементарных процессов, которое в пределе совпадает с фактическим процессом, происходящим в области теплоподвода ст. [c.103] Разобьем процесс между сечениями 1 и 2п на 2п чередующихся элементарных процессов. В п из них пусть одинаковым образом изменяется только вариация скорости, в других только вариация давления. [c.104] Из приведенных формул видно, что при каждом переходе через введенные фиктивные поверхности происходит изменение 6у или Ьр на часть их общего изменения. [c.104] Как и следовало ожидать, сумма Л,+ 3 дает выражение, совпадающее с тем, которое было найдено для А непосредственно (выражение (13.2)). [c.106] Формулы (13.6) и (13.7) позволяют не только определить общее количество акустической энергии А , излучаемое областью теплоподвода, но и выделить доли Л1 шА , связанные с двумя независимыми источниками энергии, которые питают колебательную систему. [c.106] Чтобы закончить рассмотрение задачи об энергии, сообщаемой колебательной системе в общем случае, следовало бы построить диаграммы устойчивости наподобие тех, которые были приведены в предыдущем параграфе. Кроме того, полезно оценить относительную значимость каждого из двух источников энергии, питающих колебательную систему. Однако оба эти вопроса целесообразно рассмотреть после того, как будет дан метод фактического определения величин дЕ, дХ и 63 и рассмотрен вопрос о том, в каких случаях весьма сложные физические и химические процессы внутри зоны теплоподвода можно описывать при помощи этих трех безразмерных параметров. [c.107] Помимо возмущений скорости и давления, которые объединяются понятием акустических возмущений, течением могут переноситься волны энтропии. В тех случаях, когда колебания в системе носят гармонический характер, возмущения энтропии, переносимые течением, имеют вид синусоидальных волн, как это было показано во второй главе. [c.107] Сами по себе возмущения энтропии никак не могут воздействовать на акустические колебания. Они могут, однако, явиться причиной появления акустических колебаний в тех случаях, когда на некоторых поверхностях волны энтронни вступают во взаимодействие с возмущениями давления или скорости М. Поясним сказанное примером. Пусть в некоторой области труба, по которой течет газ, перестает быть цилиндрической, а претерпевает достаточно крутое сужение, причем такое, что в минимальном сечении поток течет со скоростью звука. Применим гипотезу стационарности. Будем считать, что за время пересечения элед1ентом жидкости области сужения ни давление, ни скорость перед входом в указанную область не изменяются, а течение в окрестности этой области в тот же промежуток времени можно считать изо-энтропическим. Сказанное означает, что период акустических колебаний велик по сравнению со временем движения элементарного объема жидкости вдоль области сужения, а длина волны энтропии, переносимая течением, велика но сравнению с длиной области сужения. Если принять эту гипотезу, то но известным законам газовой динамики отношение скорости течения к местной скорости звука в начальном сечении области сужения будет сохраняться величиной постоянной во все время колебаний. Это условие можно, в частности, принять за краевое условие для цилиндрического участка трубы, если труба имеет в области выходного конца сильное сужение. [c.108] акустическая энергия движется от концевого сечения к середине трубы, т. е. в окрестности выходного конца акустическая энергия генерируется. [c.109] Таким образом, волны энтропии способны возбудить акустические колебания не непосредственно, а лишь косвенно. [c.110] Полученное выражение всегда положительно. Это говорит о том, что поток акустической энергии А всегда течет к соплу, т. е. из трубы во внешнее пространство, что и указывает на демпфируюш ие свойства сопла Лаваля. [c.111] В заключение следует указать на то, что генерирование акустической энергии в выходном сечении за счет волн энтропии, которые образовались, например, в зоне теплоподвода, а затем сносятся течением к выходному концу, предполагает, что возникшие волны энтропии не исчезают и не сглаживаются за время движения от области теплоподвода до выходного конца трубы. Это полностью соответствует свойствам одномерного течения идеального газа. Однако в действительности при течении вязкого и теплопроводного газа волны энтропии будут сглаживаться и исчезать по мере перемещения по трубе. Важно при этом отметить, что если учет вязкости и теплопроводности сравнительно мало сказывается на акустических свойствах течения, то влияние вязкости и теплопроводности на раснространение волн энтропии значительно более существенно. Не исключено поэтому, что если зона теплоподвода сильно удалена от выходного конца трубы, описанный выше эффект возбуждения акустических колебаний за счет взаимодействия волн энтропии с концевым сечением вообще не будет наблюдаться. [c.111] При рассмотрении процесса возбуждения акустических колебаний теплоподводом, которое проводилось в предыдущей главе, делалось три предположения считалось, что неподвижная зона теплоподвода имеет малую протяженность по сравнению с длиной волны возбужденных колебаний, что процесс теплоподвода одномерен и что к процессам внутри области теплоподвода применима гипотеза стационарности. [c.112] Эти предположения не могут показаться слишком искусственными для таких, например, явлений, как возбуждение звука в трубе Рийке при помощи нагретой сетки. Однако, когда рассматривается возбуждение акустических колебаний пламенем, все эти допущения перестают быть очевидными. [c.112] Последние два предположения — одномерность процесса теплоподвода и гипотеза стационарности — становятся в большинстве случаев просто ошибочными. Что касается первого предположения — малой протяженности зоны теплонодвода,— то им следует пользоваться с известной осторожностью. В силу сказанного, выводы, полученные в предыдущей главе, справедливы лишь для сравнительно узкого класса явлений. [c.112] Вернуться к основной статье