акустические течения

АКУСТИЧЕСКИЕ ТЕЧЕНИЯ (акустический, или звуковой, ветер) - регулярные течения среды, возникающие в звуковом поле большой интенсивности. А. т. могут быть как в свободном неоднородном звуковом поле, так и вблизи разл. рода препятствий. Возникновение А. т. обусловлено законом сохранения кол-ва движения: переносимое звуковой волной кол-во движения, связанное с колебаниями частиц среды, при поглощении волны передаётся среде в др. форме, вызывая её регулярное движение. Поэтому скорость А. т. пропорциональна коэфф. поглощения звука и его интенсивности, но обычно не превосходит величины колебательной скорости частиц в звуковой волне. А. т. всегда имеют вихревой характер.

В зависимости от соотношения характерного масштаба течения l и длины звуковой волны , где k - волновое число, различают 3 типа А. т.: 1) течения в свободном неоднородном поле, где l определяется размером неоднородности, напр. радиусом звукового пучка r (рис.), при этом 1; 2) течения в стоячих волнах, масштаб к-рых определяется длиной волны, а 1:3) течения в пограничном слое вблизи препятствий, помещённых в акустич. поле; в этом случае l определяется толщиной акустич. по-гранич. слоя(- кинематич. вязкость среды, - круговая частота звука), а 1.

Скорость А. т. и обычно мала по сравнению с амплитудой колебат. скорости u частиц в звуковой волне и характеризуется величиной , где - акустич. Маха число, с - скорость звука. Скорость течения 1-го типа, вызванного ограниченным звуковым пучком при условии 1, по порядку величины определяется соотношением

где - коэфф. сдвиговой и объёмной вязкости. При

где - акустич. Рейнольдса число для А. т., - плотность среды, А - константа (для воды y10^-4). Скорость А. т. в стоячих звуковых волнах рассчитана Рэлеем при условии ; по порядку величины она определяется соотношением Скорость течения в погранич. слое толщиной , согласно Г. Шлихтингу (H. Schlichting), оценивается по ф-ле , применимой при условии Экспериментально наблюдались течения со скоростью 0,1 м/с в воде, вызванные звуковым пучком частоты 1.2 МГц при амплитуде звукового давления р = 10 атм и 1 м/с. В воздухе в стоячей волне с уровнем интенсивности 167 дБ ( 17 м/с) наблюдались течения со скоростью 5 м/с.

А. т. являются помехой при измерениях звуковых полей с помощью радиометра акустического и Рэлея диска ,но они имеют и полезные применения. Пропорциональность скорости течений Эккарта величине позволяет по измерениям А. т. определять отношение коэфф. объёмной и сдвиговой вязкости. На явлении А. т. основано действие нек-рых типов насосов, удобных для работы в агрессивных средах. Возникновение А. т. у препятствий, помещённых в звуковое поле, усиливает процессы массо- и теплопередачи через их поверхность. А. т. являются одним из факторов, обусловливающих УЗ-очистку.

Лит.: Стретт Дж. В. (лорд Рэлей), Теория звука, пер. с англ., 2 изд., т. 2, M., 1955, с. 212, 324; Физика и техника мощного ультразвука, [кн. 2] - Мощные ультразвуковые поля, M., 1968; Pуденко О. В., Солуян С. И., Теоретические основы нелинейной акустики, M., 1975.

К. А. Наугольных.

   <<      Предметный указатель      >>