Akustika dvizhushihsya sred

Akustika dvizhushihsya sred - razdel akustiki, V kotorom izuchayutsya zvukovye yavleniya pri dvizhenii sredy ili istochnikov i priemnikov zvuka.

Dvizhenie sredy vliyaet na harakter rasprostraneniya zvukovyh voln, ih izluchenie i priem. V dvizhusheisya srede skorost' rasprostraneniya volnovogo fronta ravna , gde c - skorost' zvuka v nepodvizhnoi srede, v_n - proekciya skorosti dvizheniya sredy na normal' k frontu. V prosteishem sluchae dvizheniya sredy kak celogo volnovye fronty tochechnogo istochnika predstavlyayut soboi rasshiryayushiesya so skorost'yu zvuka sfery, centry kotoryh peremeshayutsya so skorost'yu sredy. Diagramma napravlennosti nepodvizhnogo napravlennogo istochnika v dvizhusheisya s dozvukovoi skorost'yu srede vytyagivaetsya v napravlenii, protivopolozhnom dvizheniyu. Pri dvizhenii sredy so sverhzvukovoi skorost'yu zvuk rasprostranyaetsya vnutri t. n. Maha konusa - konusa s vershinoi v istochnike zvuka. Vne etogo konusa zvuk otsutstvuet, a vnutri nego cherez lyubuyu fiksirovannuyu tochku nablyudeniya prohodyat dva volnovyh fronta. V sootvetstvii s etim nablyudatel', raspolozhennyi vnutri konusa Maha, slyshit zvuk, prihodyashii s dvuh razlichnyh napravlenii. Pri dvizhenii istochnika v nepodvizhnoi srede k effektam, ukazannym vyshe, dobavlyaetsya Doplera effekt. Prostranstvenno-neodnorodnye techeniya v srede vyzyvayut refrakciyu zvuka. Tak, naprimer, v prizemnom sloe atmosfery skorost' vetra vozrastaet s vysotoi (ris.), poetomu pri rasprostranenii zvuka protiv vetra zvukovye luchi izgibayutsya vverh, a pri rasprostranenii po vetru - vniz. Etim ob'yasnyaetsya luchshaya slyshimost' dlya stoyashego na zemle nablyudatelya s navetrennoi storony i hudshaya - s podvetrennoi po sravneniyu so slyshimost'yu v bezvetrie. Turbulentnoe dvizhenie sredy vyzyvaet rasseyanie prohodyashih cherez nee zvukovyh voln na neodnorodnostyah skorosti i fluktuacii ih amplitud i faz.

Pri vzaimodeistvii s vihrevymi techeniyami, obrazuyushimisya pri otryvnom obtekanii tverdyh tel, zvuk mozhet pogloshat'sya ili usilivat'sya. Naprimer, struya, vytekayushaya iz otverstiya v peregorodke, effektivno pogloshaet zvuk. Struya, obduvayushaya otverstie po kasatel'noi, pri opredelennyh sootnosheniyah mezhdu skorost'yu strui, razmerami otverstiya i chastotoi zvuka mozhet usilivat' zvuk. Etim ob'yasnyaetsya, v chastnosti, process generacii zvuka v duhovyh muzykal'nyh instrumentah tipa fleity. Usilenie zvuka vozmozhno i v svobodnom prostranstve - pri otrazhenii ot granicy mezhdu pokoyasheisya sredoi i sredoi, dvizhusheisya so sverhzvukovoi skorost'yu (naprimer, ot granicy sverhzvukovoi strui).

Nestacionarnye techeniya sredy vyzyvayut generaciyu zvuka. Periodicheskii sryv vihrei za ploho obtekaemym telom porozhdaet vihrevoi zvuk. Pri natekanii strui na prepyatstvie mozhet vozniknut' t. n. klinovyi ton, eto yavlenie ispol'zuetsya v gazostruinyh izluchatelyah. Intensivnyi zvuk generiruetsya vysokoskorostnymi turbulentnymi techeniyami. Naprimer, intensivnost' zvuka, porozhdaemogo reaktivnoi struei startovoi stupeni rakety, dostigaet 150 dB na rasstoyanii 100 m. Prikladnye problemy akustiki dvizhushihsya sred, svyazannye s aerodinamicheskoi generaciei zvuka v vysokoskorostnyh potokah, sostavlyayut predmet aeroakustiki.

Osnovnye uravneniya akustiki dvizhushihsya sred poluchayut posredstvom linearizacii obshih uravnenii gidrodinamiki. Pri issledovanii processov rasprostraneniya i rasseyaniya zvuka nelineinye komponenty uravnenii otbrasyvayutsya, a pri issledovanii processov generacii zvuka oni rassmatrivayutsya v kachestve istochnikov zvuka. Parametry etih istochnikov pri sovremennom sostoyanii teorii turbulentnosti, kak pravilo, ne mogut byt' naideny teoreticheski, poetomu dlya ocenok intensivnosti i spektral'nogo sostava zvuka ispol'zuyut razlichnye modeli turbulentnogo dvizheniya.