Ближнее акустическое поле импульсной струи
где
, 
и 
- соответственно, показатель адиабаты, газовая постоянная и температура газа затопленного пространства. Угол 
в приведенном выше уравнении выражается в радианах. Выражение
, определяющее форму фронта возмущения, вызванного в окружающем пространстве головной частью импульсной струи, может быть получено расчетноvтеоретическими методами или эмпирически. В частности, форма фронта возмущения может быть определена оптическими методами.
Рис. 3
Вблизи критической точки на фронте возмущения, определенной из условия равенства скорости звука нормальной составляющей, происходит качественное изменение наблюдаемой интерференционной картины. Для значений полярного угла, превышающих
, при пересечении интерференционной полосой фронта возмущения происходит ее искривление (рис. 3). Для полярных углов меньших при пересечении интерференционной полосой фронта возмущения происходит ее разрыв, что свидетельствует о скачкообразном изменении параметров среды. С течением времени сверхзвуковая головная часть импульсной струи удаляется от выходного среза сопла ударной трубы и фронт возмущения в окружающей среде вытягивается вдоль струи. При этом критическое значение полярного угла, определенное из условия равенства скорости звука нормальной составляющей, уменьшается, что хорошо согласуется с результатами обработки интерферограмм, полученных для различных стадий процесса.
При анализе исследуемого процесса за характерный геометрический размер был принят диаметр критического сечения сопла ударной трубы
. За характерное время 
v время прохождения звуком расстояния при нормальных условиях.
Сигналы с датчиков давления, установленных на малых и больших полярных углах являются характерными, соответственно, для ударной и акустической волн. На рис. 4 приведен вид типичной зависимости относительного избыточного давления 
от времени в точке с полярным радиусом 12,5 и полярным углом 30¦ (кривая 1) и в точке с тем же полярным радиусом, но с полярным углом 120¦ (кривая 2). Под относительным избыточным давлением понимается величина:
, где 
v изменение давления при акустическом или ударном возмущении, 
- начальное давление в невозмущенной среде.
Рис. 4
Для обеих зависимостей за начало отсчета принят момент прихода возмущения от головной части импульсной струи в рассматриваемую точку. Наличие нескольких максимумов в фазе сжатия на кривой 1 не является случайным, а имеет стабильную повторяемость во всех опытах с установкой датчика в этой точке. Существование этих максимумов объясняется присутствием дополнительных волн сжатия, следующих в непосредственной близости за фронтом основной ударной волны. Фронты этих волн можно отчетливо наблюдать в проходящем луче лазера рис. 2 (полосы поперек отрезка А-А)
Рис. 5
Наибольшее избыточное давление в фазе сжатия при полярных углах меньших критического значения незначительно уменьшается при увеличении угла, а при превышении критического значения его спад становится более резким. На рис 5 приведены экспериментальные зависимости наибольшего относительного избыточного давления от полярного угла для точек на полярных радиусах 12,5, 18,75, и 25. Перегиб кривых находится в интервале полярных углов 60 - 75¦ , что не противоречит условию равенства скорости звука и скорости нормальной составляющей набегающего потока. Наименьшее значение избыточного давления в фазе разряжения, следующей за фазой сжатия, монотонно увеличивается с увеличением полярного угла (рис. 5). Перегибов на этих зависимостях не наблюдается.
Немного больше о технологиях >>>
Применение световода на уроках физики
Школьник понимает физический опыт только
тогда хорошо, когда он его делает сам. Но еще лучше он понимает его, если сам
делает прибор для эксперимента.
П.Л.Капица
Физический эксперимент... Постановка его на
уроке позволяет учителю не только подробно рассмотреть физические я ...
Явления, обусловленные движением Земли относительно мирового эфира
Эйнштейн
предполагал, что все попытки обнаружить движение Земли относительно мирового
эфира оказались безуспешными. Безуспешными оказались попытки обнаружить
«эфирный ветер», возникающий при движении Земли относительно мирового эфира
вследствие полного увлечения эфира атмосферо ...
