WikiDer > Акустическая трансляция

Акустическая трансляция представляет собой устойчивый поток в жидкости, вызванный поглощением большой амплитуды акустический колебания. Это явление можно наблюдать около излучателей звука или в стоячих волнах внутри помещения. Трубка КундтаЭто менее известная противоположность генерации звука потоком.

Есть две ситуации, когда звук поглощается в среде его распространения:

• во время размножения.^[1] Коэффициент затухания равен ${ Displaystyle альфа = 2 эта омега ^ {2} / (3 ро с ^ {3})}$, следующий Закон Стокса (затухание звука). Этот эффект более интенсивен на повышенных частотах и ​​намного сильнее в воздухе (где затухание происходит на характерном расстоянии ${ displaystyle alpha ^ {- 1}}$~ 10 см на частоте 1 МГц), чем в воде (${ displaystyle alpha ^ {- 1}}$~ 100 м на 1 МГц). В воздухе он известен как Кварцевый ветер.
• возле границы. Либо когда звук достигает границы, либо когда граница колеблется в неподвижной среде.^[2] Стена, колеблющаяся параллельно самой себе, генерирует поперечную волну ослабленной амплитуды в пределах Осциллирующий пограничный слой Стокса. Этот эффект локализован на длине затухания характерного размера ${ displaystyle delta = [ eta / ( rho omega)] ^ {1/2}}$ чей порядок величины составляет несколько микрометров как в воздухе, так и в воде на частоте 1 МГц. Текущий поток, создаваемый за счет взаимодействия звуковых волн и микропузырьков, эластичных полимеров,^[3] и даже биологические клетки^[4] являются примерами акустического потока, управляемого границами.

Происхождение: физическая сила из-за поглощения звука в жидкости.

Акустическая потоковая передача - это нелинейный эффект. ^[5]Мы можем разложить поле скорости на вибрационную и стационарную части. ${ displaystyle {u} = v + { overline {u}}}$.Вибрационная часть ${ displaystyle v}$ обусловлен звуком, а устойчивой частью является скорость акустического потока (средняя скорость). Уравнения Навье – Стокса для скорости акустического потока следует:

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

Устойчивое течение происходит от постоянной силы тела ${ displaystyle f_ {i} = - { partial} ({ overline { rho v_ {i} v_ {j}}}) / { partial x_ {j}}}$ который появляется с правой стороны. Эта сила является функцией того, что известно как Рейнольдс подчеркивает в турбулентности ${ displaystyle - { overline { rho v_ {i} v_ {j}}}}$. Напряжение Рейнольдса зависит от амплитуды звуковых колебаний, а сила тела отражает уменьшение этой звуковой амплитуды.

Мы видим, что это напряжение нелинейно (квадратичный) по амплитуде скорости. Он отличен от нуля только при изменении амплитуды скорости. Если скорость жидкости колеблется из-за звука как ${ Displaystyle эпсилон соз ( омега т)}$, квадратичная нелинейность порождает установившуюся силу, пропорциональную ${ displaystyle scriptstyle { overline { epsilon ^ {2} cos ^ {2} ( omega t)}} = epsilon ^ {2} / 2}$.

Порядок величины скоростей акустических течений

Даже если вязкость отвечает за акустическое течение, значение вязкости исчезает из результирующих скоростей потока в случае приграничного акустического пропаривания.

Порядок величины скорости потока:^[6]

• вблизи границы (вне пограничного слоя):

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

с ${ displaystyle v_ {0}}$ скорость звуковых колебаний и ${ displaystyle x}$ вдоль границы стены. Поток направлен в сторону уменьшения звуковых колебаний (узлов колебаний).

• возле вибрирующего пузыря^[7] радиуса покоя a, радиус которого пульсирует с относительной амплитудой ${ displaystyle epsilon = delta r / a}$ (или же ${ Displaystyle г = эпсилон а грех ( омега т)}$), и чей центр масс также периодически перемещается с относительной амплитудой ${ Displaystyle epsilon '= дельта х / а}$ (или же ${ Displaystyle х = эпсилон 'а грех ( омега т / фи)}$). со сдвигом фаз ${ displaystyle phi}$

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

• далеко от стен^[8] ${ Displaystyle U сим альфа P / ( пи мю с)}$ далеко от истока потока (с ${ displaystyle P}$акустическая мощность, ${ displaystyle mu}$ динамическая вязкость и ${ displaystyle c}$ скорость звука). Ближе к источнику потока скорость масштабируется как корень ${ displaystyle P}$.

• было показано, что даже биологические виды, например, прикрепленные клетки, также могут проявлять акустический поток при воздействии акустических волн. Клетки, прилипшие к поверхности, могут создавать акустический струящийся поток порядка мм / с, не отрываясь от поверхности.^[9]

Рекомендации