Акустические возмущения

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]

При аналитическом исследовании акустических колебаний в трубе принятая схема явления создает значительные трудности. В основе этих трудностей лежит то, что на участках и процесс одномерен и описывается уравнениями акустики, в то время как внутри короткой зоны ст приходится учитывать трехмерность процесса горения и целый ряд сложных физических и химических закономерностей, свойственных горению. Зона ст не только делит все течение на два участка, но и существенно изменяет характер акустических возмущений в областях, лежащих слева и справа от нее. [c.114]

Система уравнений (15.7), так же как и исходная система (15.1), справедлива не только для зоны горения малой протяженности, но и для любого, сколь угодно большого участка течения. Введенное выше предположение о малой протяженности зоны горения оказывается существенным из следующих соображений. Как уже говорилось, в невозмущенном течении /1=/2=/з=0. В возмущенном течении эти величины, вообще говоря, отличны от нуля и зависят от распределения по рассматриваемому объему V возмущений д, V VI Т. Возмущения указанных параметров могут быть связаны как с акустическими процессами, так и с процессом горения. Если доля первых пренебрежимо мала, то величины 1 , /3 и /3 в уравнениях (15.7) зависят только от процесса горения. Это обстоятельство чрезвычайно существенно, так как лишь в этом последнем случае можно провести мысленную операцию извлечения зоны о из трубы нужную для того, чтобы связать между собою параметры течения на границах о. Ведь эта связь должна быть одинаковой для всех видов акустических возмущений, для всех частот, которые определяются (в зависимости от свойств участков и лишь после того, как свойства зоны о уже сформулированы. [c.123]

ВОЛН акустических возмущений. Принятый здесь прием идеализации перестает быть справедливым для очень коротких волн, соответствующих высоким гармоникам. Однако это обстоятельство не ограничивает существенно применимость развиваемого метода, поскольку высокие гармоники обычно не возбуждаются. [c.124]

В отличие от предшествующих глав, где по сути рассматривались элементы процесса возбуждения акустических колебаний теплоподводом (распространение продольных акустических возмущений по трубе, вопросы изменения этих возмущений при пересечении ими области теплоподвода), здесь будет дано рассмотрение задачи в целом, с использованием полученных выше результатов. Однако прежде чем приступать к решению поставленной задачи, надо сделать одно замечание. [c.170]

Рис. 2.1. Характерные виды акустических возмущений среды

Исследования воздействия низкочастотных (значение критерия Струхаля 0,2—0,6) и высокочастотных (значение критерия Струхаля 2—5) акустических возмущений на аэродинамические характеристики турбулентных струй выявили ряд практически важных эффектов [118]. Так, при наложении низкочастотных воздействий интенсифицируется турбулентное перемешивание, возрастают пульсационные скорости, укрупняются периодически возникающие вихри, расширяются слои смешения и уменьшается длина его начального участка, имеет место возрастание угла раскрытия и эжекционная способность струи. При этом интенсификация турбулентного перемешивания наблюдается при определенном пороговом уровне звукового давления в акустическом поле. В случае воздействия на турбулентную струю высокочастотных сигналов интенсивность турбулентного перемешивания ослабевает в приосевой части начального участка струи уменьшается пульсационная скорость, слои смешения утончаются, увеличивается длина начального участка смешения, уменьшаются угол раскрытия и эжекционная способность струи. [c.77]

Генерация волн неустойчивости внешними возмущениями на неоднородностях обтекаемой поверхности первоначально исследовалась только на основе прямого численного интегрирования линеаризированных уравнений Навье — Стокса [155, 168—170]. Показано, что на волнообразных [168] и локализованных [170] шероховатостях происходит эффективное преобразование акустических возмущении в волны неустойчивости. Первая аналитическая модель, описывающая взаимодействие внешних возмущений с шероховатостью, предложена для случая малых скоростей потока в работе [171]. Асимптотическими методами эта задача была рассмотрена в [172, 173], а также в работе [174]. Подробный анализ этих вопросов с учетом сжимаемости течения выполнен в работе [45]. [c.136]

Рассмо.трим, следуя [255], экспериментальные результаты по переходу на плоской пластине. Ограничимся серной данных, полученных при единичных числах Рейнольдса R = 10—20 10 Предположим, что ламинарно-турбулентный переход в аэродинамической установке и в натурных условиях обусловлен акустическими возмущениями. [c.241]

В работе [258] показано, что при числах Маха М > 1 уровень шума в рабочей части трубы пропорционален М Поэтому амплитуда фоновых возмущений 8ф, тр = М бф, тр (1), где ф, тр (1) — уровень акустических возмущений при М = 1. Коэффициент преобразования К зависит от проникновения акустических возмущений внутрь [c.241]

Таким образом, при распространении волны следует различать два совершенно разных явления движение частиц среды в волне и распространение самой упругой волны в среде. Первое явление — это движение частиц как математических точек, второе — переход возмущенного состояния среды с одних частиц на другие. Смещения и скорость частиц зависят от силы акустического возмущения и определяют интенсивность энергии в акустической волне. Эти смещения, как правило, очень малы, и после прохождения волны каждая частица практически возвращается в исходное положение. Волна же удаляется от места своего возникновения. Скорость ее распространения значительно превосходит скорости движения частиц и составляет сотни и тысячи метров в секунду. [c.10]

Скорость распространения волны зависит не от силы акустического возмущения, а от свойств среды чем больше упругость среды, тем больше упругие напряжения, возникающие в ней при данной деформации, и тем быстрее передается возмущение от частицы к частице, т. е. тем больше скорость акустических колебаний чем больше плотность среды, тем медленнее частицы приобретают скорость при действии данных упругих напряжений — тем меньше скорость акустических колебаний. [c.10]

Рнс. 2.1. Зависимость числа Рейнольдса в пограничном слое от отношения суммы колебательных скоростей турбулентных и акустических возмущений к скорости потока прн частоте [c.31]

Рассмотрим задачу о распространении по соплу возмущений, заданных в его входном сечении. Она представляет, в частности, интерес для исследования процессов в камере сгорания. Приближенный метод решения этой задачи основан на линеаризации уравнений газовой динамики. Впервые такой подход был развит в работах [101, 264], в которых рассматривалось распространение по соплу продольных акустических возмущений. В дальнейшем он был развит для случаев продольных и пространственных возмущений, а также для вихревых и энтропийных возмущений [99, 108, 120, 134, 135, 229]. [c.143]

Во всех опытах акустический излучатель помещался вблизи воздушной струи. Если его установить вблизи диффузионного факела, то, в отсутствие подачи воздуха, факел не реагирует на возмущения. В присутствии воздушной струи колебания факела наблюдаются, но очень незначительные. Нужно, чтобы акустические возмущения действовали именно на воздушную струю. [c.25]

Рис. 11. Теневая кинограмма струйно-вихревого пламени пропана под воздействием внешних акустических возмущений. Скорости потоков и, . = — 0,08 м сек, = 3,4 м сек. Горелка 15 X3-f30 X 3 мм . Частота возмущении 210 гц. Скорость съемки 3400 кадр/сЁ к.

Тэм [Таш, 1978] исследовал возможность возбуждения волн неустойчивости сдвигового слоя внешними акустическими волнами, направленными под различными углами к направлению основного потока. Результаты его расчетов показали, что связь между акустическими и гидродинамическими волнами существенно зависит от ширины звукового пучка по отношению к толщине слоя чем он уже, тем больше возможностей имеется для возбуждения нарастающих гидродинамических волн и тем интенсивнее идет процесс возбуждения. Сосредоточенным воздействием на пограничный слой можно, в частности, объяснить пилообразную реакцию течения на акустические возмущения чистого тона, обнаруженную Е.В. Власовым с соавторами [Власов и др., 1977] и обусловленную, как отмечают авторы, ...неоднородностью акустического поля в рабочей части трубы, связанной с некоторой неравномерностью характеристик направленности динамика, а также с отражением звуковых волн от стенок помещения и расположенных в рабочей части трубы модели, ее крепления и оборудования , т.е. сосредоточенными воздействиями на пограничный слой. [c.117]

Зная закономерности расирострапения акустических возмущений в одномерном течении газа и умея сводить произвольно-сложный процесс в зоне горения к некоторому фиктивному процессу в сечении, разделяющем холодную и горячую части течения, можно использовать сравнительно простой математический аппарат для исследования процесса возбуждения колебаний. Понимание энергетической стороны рассматриваемого явления полезно не только потому, что вносит ясность в этот запутанный вопрос, но и потому, что позволяет развить энергетический метод решения ряда задач, который в большинстве случаев отличается наглядностью и простотой. Что касается изучения механизмов обратной связи, то оно необходимо как для того, чтобы наметить наиболее простые практические методы воздействия на колебательную систему, так и для того, чтобы дать ее полное теоретическое описание. [c.11]

Наличие обратной связи приводит к тому, что акустические колебания (выходные координаты) воздействуют на процесс горения (входные координаты). На схеме это условно изображено в виде пунктирной линии, ведущей от выходных координат ко входным. Хотя каждая из входных координат зависит, вообще говоря, от всех трех выходных, и поэтому следовало бы провести девять линий, соединяющих р, v ж s с, каждой входной координатой, этого можно избежать. Дело в том, что р, vus не являются вполне независимыми параметрами, физическн они представляют некоторый единый процесс акустических колебаний. Поэтому, проводя одну линию, ири изображении обратной связи можно говорить о том, что акустические колебания (как целое) воздействуют через некоторую обратную связь на процесс горения (как целое). При таком подходе можно вообще не интересоваться тремя входными и тремя выходными координатами, а изображать одну входную и одну выходную координату. Единой входной координатой будет возмущение процесса горения (имеющее составляющие Q, ш Р ), а выход-ной — акустическое возмущение (имеющее составляющие р, V п s). Для последующих рассмотрений подобный подход вполне достаточен и поэтому ниже все схемы будут [c.281]

Акустические возмущения оказывают в определенных уело ВИЯХ заметное воздействие на пограничный слой, свободные и пристенные струи, различного рода внутренние течения, изменяя их аэродинамические и тепловые характеристики. Эффектив- [c.76]

Следует отметить, что при рассмотрении акустических возмущений обычно а1 <К и спектр задачи (2.2.1), (2.2.5) может быть неплохо аппроксимирован снекгром задачи (2.2.11), (2.2.5). [c.51]

Как уже указывалось, на значения амплитуд возбуждаемых волн Толлмина — Шлихтинга сильно влияет величина соответствующих матричных элементов переходов. Па рис. 7.11 приведены матричные элементы перехода акустической волны и волны Толлмина—Шлихтинга (кривая 1, М = 0,6, = 20-10 °, 11) = 86°), перехода волны завихренности и волны Толлмина—Шлихтинга (кривая 2, М = 0, / = 28 Ю" , к = 0,2), а также перехода волны давления и волны Толлмина—Шлихтинга (кривая 3, Ш = 0, Р = = 20-10 , А = 0,001). Как видно из графика, матричные элементы, соответствующие возбуждению акустической волной, значительно превосходят в указанном диапазоне матричные элементы переходов для других типов волн. Данное обстоятельство объясняется тем, что акустическая мода, являющаяся результатом взаимодействия падающей акустической волны с рассматриваемым пограничным слоем, сильно проникает в пограничный слой и имеет там амплитуды, иногда превышающие амплитуды этой моды вне пограничного слоя. В то нш время волны завихренности и волны давления весьма слабо проникают в пограничный слой. Итак, акустические возмущения оказываются более эффективными при рас-, пределенной генерации волн неустойчивости в рассмотренном диапазоне параметров (см. рис. 7.11). [c.147]

Сопоставление кинофильмов приводит к следующему. Картина, относящаяся к струйно-вихревому пламени без внешнего воздействия (рис. 2, 3), получается в результате влияния слабых акустических возмущений, образующихся в зоне горения, на процесс вихреобразования. При слабом влиянии образуются мелкие вихри (в среднем по 8. чм), они просматриваются только со Стороны воздушной струи, их развитие происходит неторопливо . Усиление акустических возмущений ускоряет процесс развития вихрей и делает их более крупными (10—15 мн). Очень сильные акустические воз.мущения порождают интенсивное вихревое двиясение, разрушающее слоистое течение газов почти у самого среза горелки. [c.26]

Процесс горения нестационарным подходя к вершине пламени, каждый вихрь затягивает некоторое количество воспламененного горючего газа, который затем быстро сгорает. Процесс горения становится возмущенным, появляется колебательная составляющая тепловыделения. Это —другое звено автоколебательного контура, рис. 12. Колебания тепловыделения и положения пламени в пространстве порождают акустические возмущения среды. С тем же периодом, что и горение языка газа в вихре, акустические возмущения воздействуют на корень воздушной струи, порождая гидродинамические возмущения, формирующие вихри. Следовательно, акустические возмущения являются обратной связью, с помощью которой достигается согласование между процессом возмущенного гореиня и процессом формирования вихрей, рис. 12. [c.27]

Довгаль A.B., Козлов В.В. Влияние акустических возмущений на структуру течения в пограничном слое с неблагоприятным градиентом давления // Изв, АН СССР, Механика жидкости и газа, — 1983а, — № 2. — С. 48—52. [c.294]

Следует иметь в виду, что отмеченные гипотезы об уходе возмущений вдоль характеристик первого семейства dr/dt = w + + l вполне естественны для случая покоящейся с постоянным давлением на бесконечности р = onst) безграничной жидкости, когда параметры на бесконечности не возмущаются ни внешними причинами, ни самим пузырьком, так как конечная масса последнего не может изменять состояние бесконечной массы жидкости. В случае же дисперсной смеси возмущения не только уходят от пузырька, но и возвращаются от соседних ячеек или пузырьков по характеристикам второго семейства dr/dt = w — i, причем в силу равноправности соседних ячеек интенсивности уходящих и приходящих акустических возмущений в фиксированной ячейке будут близки друг к другу. [c.180]

Приведены кривые для случая нулевой вязкости жидкости ( 1 = о), а добавок в декремент затухания из-за вязкости воды [lilX = 0,014) представлен отдельной кривой Л (ао), описываемой выражением (1.6.24) и соответствующей характеристическому уравнению (2.7.20) при j-voo. Кроме того, пунктиром приведена зависимость декремента Л Чйо) (R- hapman, М. Plesset, 1971) для случая отсутствия тепловой и вязкой диссипации (соответствующая характеристическому уравнению (2.7.22) при М- = 0, > = Y = 1-4), но при наличии так называемых акустических возмущений в бесконечность при пульсациях одиночного пузырька в сжимаемой жидкости из-за конечности i. При этом общий декремент может приближенно рассматриваться как сумма только что перечисленных декрементов [c.215]

Из (4.1.5) видно, что комплексная пара собственных значений, делающая систему уравнений (4.1.1) негиперболической, пе связапа с акустическими возмущениями из-за сжимаемости фаз, а обусловлена исключительно эффектами переноса фаз со скоростями VI и V2. В точках, где скорости фаз совпадают (1 12 = О, 1 = 2 = г ), характеристические направления, хотя и становятся действительными, по совпадающими между собой и равными (3) = (4) = по-прежнему сохраняет негиперболичность [c.303]

В обоих предельных случаях первые два корня соответствуют распространению акустических возмущений соответственно с замороженной (frozen) С/ и равновесной (equilibrium) скоростями звука и коэффициентами затухания со / и со е [c.306]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология