WikiDer > Акустикалық ағын

Акустикалық ағын - бұл жоғары амплитудасының жұтылуымен қозғалатын сұйықтықтағы тұрақты ағын акустикалық тербелістер. Бұл құбылысты дыбыс шығарғыштардың жанында немесе а Кундтың түтігі.Бұл ағынның пайда болуының аз танымал қарама-қарсылығы.

Дыбыс таралу ортасында жұтылатын екі жағдай бар:

• көбейту кезінде.^[1] Өшіру коэффициенті ${ displaystyle alpha = 2 eta omega ^ {2} / (3 rho c ^ {3})}$, келесі Стокс заңы (әлсіреу). Бұл әсер жоғары жиілікте күштірек және ауада әлдеқайда көп болады (мұнда әлсіреу тән қашықтықта жүреді) ${ displaystyle alpha ^ {- 1}}$Суда (1 МГц-те 10 см)${ displaystyle alpha ^ {- 1}}$~ 100 м 1 МГц). Ауада ол Кварцты жел.
• шекараға жақын. Немесе дыбыс шекараға жеткенде немесе тыныш ортада шекара дірілдегенде.^[2] Өзіне параллель тербелетін қабырға ығысу амплитудасының ығысу толқынын тудырады Стоктардың тербелмелі шекаралық қабаты. Бұл әсер сипаттаманың әлсіреу ұзындығына локализацияланған ${ displaystyle delta = [ eta / ( rho omega)] ^ {1/2}}$ оның шамасы 1 МГц-де ауада да, суда да бірнеше микрометрді құрайды. Ағын ағыны дыбыс толқындары мен микро көпіршіктердің, серпімді полимерлердің,^[3] және тіпті биологиялық жасушалар^[4] шекаралық акустикалық ағынның мысалдары.

Шығу тегі: сұйықтықтағы акустикалық сіңуіне байланысты дене күші

Акустикалық ағын - сызықтық емес әсер. ^[5]Біз жылдамдық өрісін діріл бөлігінде және тұрақты бөлікте ыдырата аламыз ${ displaystyle {u} = v + { overline {u}}}$.Діріл бөлігі ${ displaystyle v}$ дыбыстың әсерінен, ал тұрақты бөлігі акустикалық ағынның жылдамдығы (орташа жылдамдық) Навье - Стокс теңдеулері акустикалық ағынның жылдамдығын білдіреді:

${ displaystyle { overline { rho}} { partial _ {t} { overline {u}} _ {i}} + { overline { rho}} { overline {u}} _ {j} { ішінара _ {j} { үстіңгі сызық {u}} _ {i}} = - { ішінара { үстіңгі сызық {p}} _ {i}} + eta {циалды _ {j} ^ {2} { сызық {u}} _ {i}} - { ішінара _ {j}} ({ сызықша { rho v_ {i} v_ {j}}} / { ішінара x_ {j}}).}$

Тұрақты ағын тұрақты дене күшінен бастау алады ${ displaystyle f_ {i} = - { ішінара ({ сызықша { rho v_ {i} v_ {j}}}) / { ішінара x_ {j}}}$ оң жағында пайда болады. Бұл күш - деп аталатын функция Рейнольдстің күйзелісі турбуленттілік жағдайында ${ displaystyle - { overline { rho v_ {i} v_ {j}}}}$. Рейнольдстің кернеуі дыбыс тербелісінің амплитудасына байланысты, ал дене күші осы дыбыс амплитудасындағы кішірейтуді көрсетеді.

Бұл стресс сызықтық емес екенін көреміз (квадраттық) жылдамдық амплитудасында. Ол жылдамдық амплитудасы өзгерген жерде ғана жойылмайды. Егер сұйықтықтың жылдамдығы ретінде дыбыс тербелсе ${ displaystyle epsilon cos ( omega t)}$, квадраттық сызықтық емес пропорционал тұрақты күш тудырады ${ displaystyle scriptstyle { overline { epsilon ^ {2} cos ^ {2} ( omega t)}} = = epsilon ^ {2} / 2}$.

Акустикалық ағынның жылдамдықтарының тәртібі

Тіпті тұтқырлық акустикалық ағынға жауапты болса да, тұтқырлық мәні шекараға жақын акустикалық бумен пісіру кезінде пайда болған ағын жылдамдығынан жоғалады.

Ағындық жылдамдықтардың ретін мыналар құрайды:^[6]

• шекараға жақын (шекаралық қабаттан тыс):

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

бірге ${ displaystyle v_ {0}}$ дыбыс дірілінің жылдамдығы және ${ displaystyle x}$ қабырға шекарасы бойымен. Ағын азаятын дыбыстық тербелістерге бағытталған (діріл түйіндері).

• дірілдейтін көпіршіктің жанында^[7] тыныштық радиусы а, оның радиусы салыстырмалы амплитудамен пульсацияланады ${ displaystyle epsilon = delta r / a}$ (немесе ${ displaystyle r = epsilon a sin ( omega t)}$), және оның центрі мезгіл-мезгіл салыстырмалы амплитудамен ауысады ${ displaystyle epsilon '= delta x / a}$ (немесе ${ displaystyle x = epsilon 'a sin ( omega t / phi)}$). фазалық ауысумен ${ displaystyle phi}$

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

• қабырғалардан алыс^[8] ${ displaystyle U sim alpha P / ( pi mu c)}$ ағынның шығуынан алыс (бірге ${ displaystyle P}$акустикалық күш, ${ displaystyle mu}$ динамикалық тұтқырлық және ${ displaystyle c}$ дыбыстың жылдамдығы). Ағынның пайда болуынан жақынырақ жылдамдық шкаласы ретінде тамырға айналады ${ displaystyle P}$.

• акустикалық толқындардың әсерінен биологиялық түрлердің де, мысалы, жабысқақ жасушалардың да акустикалық ағыны көрсетілуі мүмкін екендігі көрсетілген. Бетіне жабысқан жасушалар акустикалық ағынды мм / с ретімен бетінен ажыратпай түзе алады.^[9]

Әдебиеттер тізімі