Акустические течения
Акусти́ческие тече́ния (акустический или звуковой ветер) — вихревые течения, возникающие в интенсивном звуковом поле в жидкостях и газах. Появляются, как правило, при неоднородностях поля и вблизи препятствий на пути звуковой волны. Одним из первых акустические течения описал Рэлей в опыте с резонатором Гельмгольца: камертон, звучащий перед резонатором, создаёт у его противоположенного конца ветер, способный задуть пламя свечи[1][2].
Физическая природа
Природа акустических течений объясняется законом сохранения импульса[3]. Звуковая волна, проходящая через среду, несёт в себе импульс, который постепенно передаётся частицам среды, вызывая их упорядоченное движение. Скорость акустических течений зависит от интенсивности звука и вязкости среды[4]. Характерный масштаб акустических течений определяется, в первую очередь, размерами неоднородностей среды, в которой они распространяются, а в случае стоячей волны — её длиной[5].
Различают течения в свободном неоднородном звуковом поле, течения в стоячих волнах и течения в пограничном слое вблизи препятствий[6].
Когда начинает работать источник звука, акустические течения возникают не сразу, а постепенно, усиливаясь до тех пор, пока позволяет вязкость среды. Возникающие при этом вихри могут привести к рассеянию звука и искажению звукового поля, что создаёт проблемы при измерениях (например, с помощью диска Рэлея).
Акустические течения имеют полезные применения. Например, их можно использовать в насосах, работающих в агрессивных средах. Они ускорят процессы массо- и теплопередачи через поверхности, создающие препятствия в звуковом поле. Акустические течения — один из эффектов, используемых при ультразвуковой очистке.
Примечания
Литература
- Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. ред. И. П. Голямина. — М.: «Советская энциклопедия», 1979, страницы 25—26.
- Андронов А. А., Витт А. А., Хайкин С. Э. Теория колебаний. — М. : Наука, 1981.
- Трубецков Д. И., Рожнев А. Г. Линейные колебания и волны : учебное. пособие для студентов вузов. — М. : Издательство физико-математической литературы, 2001.
- Горелик Г. С. Колебания и волны : введение в акустику, радиофизику и оптику : учебное пособие для студентов вузов. — М. : Физматлит, 2007.
- Бишоп Р. Колебания. — М. : Вузовская книга, 2019.
- Скучик Е. Основы акустики. — М. : Мир, 1976.
- Рэлей Д. В. Теория звука. — М. : Гостехиздат, 1955.
- Михайлов И. Г., Соловьёв В. А., Сырников Ю. П. Основы молекулярной акустики. — М. : Наука, 1964.
- Мэзон У. Физическая акустика. Т. 2, ч. А. Свойства газов, жидкостей и растворов. — М. : Мир, 1968.