WikiDer > Akustik oqim

Akustik oqim yuqori amplituda singishi natijasida harakatlanadigan suyuqlikda barqaror oqimdir akustik tebranishlar. Ushbu hodisa ovoz chiqaruvchilar yaqinida yoki a ichida turgan to'lqinlarda kuzatilishi mumkin Kundt naychasi.Bu oqim orqali tovush hosil bo'lishining unchalik ma'lum bo'lmagan qarama-qarshidir.

Ovoz tarqalish vositasida singib ketadigan ikkita holat mavjud:

• ko'payish paytida.^[1] Susayish koeffitsienti ${ displaystyle alpha = 2 eta omega ^ {2} / (3 rho c ^ {3})}$, quyidagi Stoks qonuni (zaiflashuv). Ushbu effekt yuqori chastotalarda kuchliroq va havoda juda katta (bu erda susayish xarakterli masofada sodir bo'ladi ${ displaystyle alpha ^ {- 1}}$Suvga qaraganda (1 MGts da ~ 10 sm)${ displaystyle alpha ^ {- 1}}$1 MGts chastotada ~ 100 m). Havoda u sifatida tanilgan Kvarts shamoli.
• chegara yaqinida. Yoki tovush chegaraga etganida, yoki tinch muhitda chegara tebranayotganda.^[2] O'ziga parallel ravishda tebranayotgan devor, ichida susaytirilgan amplituda siljish to'lqini hosil qiladi Stoklar salınımlı chegara qatlami. Ushbu ta'sir xarakterli kattalikning susayish uzunligiga qarab lokalize qilinadi ${ displaystyle delta = [ eta / ( rho omega)] ^ {1/2}}$ uning kattaligi 1 MGts da havoda ham, suvda ham bir necha mikrometrga teng. Oqim oqimi tovush to'lqinlari va mikro ko'piklar, elastik polimerlarning o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'ladi.^[3] va hatto biologik hujayralar^[4] chegaraviy akustik oqimning namunalari.

Kelib chiqishi: suyuqlikdagi akustik singdirish tufayli tana kuchi

Akustik oqim - bu chiziqli bo'lmagan effekt. ^[5]Tezlik maydonini tebranish qismida va barqaror qismida parchalashimiz mumkin ${ displaystyle {u} = v + { overline {u}}}$. Tebranish qismi ${ displaystyle v}$ tovush tufayli, barqaror qismi esa akustik oqim tezligi (o'rtacha tezlik) Navier - Stoks tenglamalari akustik oqim tezligini nazarda tutadi:

${ displaystyle { overline { rho}} { partial _ {t} { overline {u}} _ {i}} + { overline { rho}} { overline {u}} _ {j} { kısalt _ {j} { overline {u}} _ {i}} = - { qismli { overline {p}} _ {i}} + eta { kısalt _ {j} ^ {2} { overline {u}} _ {i}} - { kısalt _ {j}} ({ overline { rho v_ {i} v_ {j}}} / { qisman x_ {j}}).}$

Doimiy oqim doimiy tana kuchidan kelib chiqadi ${ displaystyle f_ {i} = - { qismli} ({ overline { rho v_ {i} v_ {j}}}) / { qisman x_ {j}}}$ o'ng tomonda paydo bo'ladi. Ushbu kuch, deb nomlanuvchi funktsiyadir Reynolds ta'kidlaydi notinchlikda ${ displaystyle - { overline { rho v_ {i} v_ {j}}}}$. Reynolds zo'riqishi tovush tebranishlarining amplitudasiga bog'liq bo'lib, tana kuchi bu tovush amplitudasidagi kichraytirishlarni aks ettiradi.

Ushbu stressning chiziqli emasligini ko'ramiz (kvadratik) tezlik amplitudasida. Faqat tezlik amplitudasi o'zgarib turadigan joyda yo'q bo'lib ketmaydi. Suyuqlik tezligi kabi tovush tufayli tebransa ${ displaystyle epsilon cos ( omega t)}$, kvadratik nochiziqlik mutanosib kuchni mutanosib ravishda hosil qiladi ${ displaystyle scriptstyle { overline { epsilon ^ {2} cos ^ {2} ( omega t)}} = = epsilon ^ {2} / 2}$.

Akustik oqim tezligining kattaligi

Agar yopishqoqlik akustik oqim uchun javobgar bo'lsa ham, yopishqoqlik qiymati chegara yaqin akustik bug'lashda hosil bo'lgan oqim tezligidan yo'qoladi.

Oqim tezligining kattaligi quyidagicha:^[6]

• chegara yaqinida (chegara qatlamidan tashqarida):

${ displaystyle U sim - {3} / {(4 omega)} times v_ {0} dv_ {0} / dx,}$

bilan ${ displaystyle v_ {0}}$ tovush tebranish tezligi va ${ displaystyle x}$ devor chegarasi bo'ylab. Oqim pasayib borayotgan tovush tebranishlariga yo'naltirilgan (tebranish tugunlari).

• tebranish pufagi yaqinida^[7] dam olish radiusi a, uning radiusi nisbatan amplituda bilan pulsatsiyalanadi ${ displaystyle epsilon = delta r / a}$ (yoki ${ displaystyle r = epsilon a sin ( omega t)}$) va massa markazi ham vaqti-vaqti bilan nisbiy amplituda bilan tarjima qilinadi ${ displaystyle epsilon '= delta x / a}$ (yoki ${ displaystyle x = epsilon 'a sin ( omega t / phi)}$). o'zgarishlar o'zgarishi bilan ${ displaystyle phi}$

${ displaystyle displaystyle U sim epsilon epsilon 'a omega sin phi}$

• devorlardan uzoqda^[8] ${ displaystyle U sim alpha P / ( pi mu c)}$ oqimning kelib chiqishidan uzoq (bilan ${ displaystyle P}$akustik kuch, ${ displaystyle mu}$ dinamik yopishqoqlik va ${ displaystyle c}$ tovush tezligi). Oqimning kelib chiqishiga yaqinroq bo'lgan joyda tezlik tarozisi ildizi sifatida ko'tariladi ${ displaystyle P}$.

• hatto biologik turlar, masalan, yopishqoq hujayralar ham akustik to'lqinlar ta'sirida akustik oqim oqimini namoyish etishi mumkinligi ko'rsatilgan. Yuzaga yopishgan hujayralar sirtdan ajralmasdan akustik oqim oqimini mm / s tartibida hosil qilishi mumkin.^[9]

Adabiyotlar