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 >>>
Оборудование и технология эхо-импульсного метода ультразвуковой дефектоскопии
Двадцать первый век - век атома, покорения космоса,
радиоэлектроники и ультразвука. Наука об ультразвуке сравнительно молодая.
Первые лабораторные работы по исследованию ультразвука были проведены великим
русским ученым-физиком П. Н. Лебедевым в конце XIX, а затем
ультразвуком ...
Особенности советской и американской науки
Что
мы имели?
Сейчас
много пишется о разрушении советской науки, о тяжелом положении, в котором
оказались ученые и научные сотрудники бывшего СССР. И это действительно так.
Чтобы разобраться в этом, рассмотрим хотя бы схематически организацию советской
науки.
Одной
из к ...
