Что может быть общего между авиацией и акустикой или, скажем, между архитектурой и акустикой и какая связь существует между акустикой и экологией? Проблемы разные, а цель одна - управление звуком с учётом всех физических явлений, характерных для волновых процессов. В одном случае надо уменьшить уровень интенсивного шума, вредно действующего на всё живое, в другом случае - улучшить акустику концертного зала и звучание музыкальных инструментов. Физик, окончивший кафедру акустики, может успешно применить свои знания во многих перспективных направлениях прикладной акустики.
Традиционно в аэроакустике изучается процесс ГЕНЕРАЦИИ ШУМА турбулентным потоком по схеме: поток->шум (известный всем шум реактивного самолета). Мы изучаем новое (обратное) явление - ГЕНЕРАЦИЮ ПОТОКА звуком по схеме: звук->поток. Струйный поток появляется на открытом конце резонансной системы, в которой создано интенсивное звуковое поле. Турбулентная акустическая струя образуется при выходе звуковой волны через отверстие в результате её взаимодействия с окружающей средой. Удивительно то, что за счет нелинейных эффектов звук может трансформироваться в струю, движущуюся с большой скоростью (20-30 м/с). Интерес к акустическим струям возник в связи с большими возможностями их практического использования в авиации.
В нашей лаборатории исследуются законы генерации и развития струй. Рассматриваемая задача имеет не только большое практическое значение, но и интересна для понимания фундаментальных процессов физики газов и жидкости.
Развитие нелинейной акустики связано с разработкой новых теоретических концепций и новых методов измерений. Таким новым методом для акустики является освоенная в нашей лаборатории термоанемометрия. Этот метод используется для изучения поля скорости. Используя современные методы обработки экспериментальных данных, получены раздельные оценки скорости возникающей струи и амплитуда колебательной скорости.
Ниже представлена картина поля скорости струи, полученная от двух отверстий.
Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ) ежегодно проводит трёхдневные семинары по теме "Авиационная акустика", где собираются специалисты, связанные с развитием авиации в России, и обсуждаются актуальные вопросы снижения шума в источниках ( двигатель, вентилятор и т.д.), но главной задачей является снижение шума реактивной турбулентной струи. Ограничение шума, создаваемое самолётом представляет важную экологическую и экономическую задачу.
На секции "Акустика турбулентных течений" был представлен доклад от нашей лаборатории "Особенности развития акустических струй в зависимости от конфигурации выходного отверстия" (совместно со студентами), вызвавший большой интерес.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как до сих пор не получено аналитическое выражение для развития струи, и возникают трудности при компьютерном моделировании нелинейных процессов, то представляет интерес продолжение экспериментальных работ. Есть еще много задач, которые подлежат исследованию.