Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Michal Bednařík ČVUT – FEL, katedra fyziky Technická 2 166 27 Praha 6

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Michal Bednařík ČVUT – FEL, katedra fyziky Technická 2 166 27 Praha 6"— Transkript prezentace:

1

2 Michal Bednařík ČVUT – FEL, katedra fyziky Technická Praha 6

3 Akustika FyzikálníTechnická Fyziologická a psychologická Tekutin Pevných látek NelineárníLineární

4 Klíčová témata prezentace Základní modelová rovnice nelineární akustiky Nelineární útlum, saturační jev Potlačení saturačního jevu

5 Základní rovnice  Navierova-Stokesova pohybová rovnice  Rovnice kontinuity  Rovnice toku tepla  Stavová rovnice

6 Kuzněcovova rovnice Modelová rovnice v 2. přiblížení

7 Charakteristické vzdálenosti Nelineární délka Difrakční délka Disperzní délka Disipační délka Chování akustické vlny určují relace mezi charakteristickými délkami Představují vzdálenosti, na kterých se projeví nelineární, difrakční, disperzní a disipační efekty a Předpoklad: Počet harmonických

8 Synchronizační podmínky Splnění synchronizační podmínky:: ajsou kolineární bezdisperzní prostředí

9 Kaskádní vlnový proces

10 Postupná rovinná vlna X=0 Retardovaný čas:

11 Předpoklady 1. Postupná vlna (kladný směr osy x) 2. Rovinná 3. Nelinearita a disipace zvukové energie způsobí jen pomalé změny v závislosti na prostorové souřadnici x. Akustický tlak Atmosférický tlak Celkový tlak

12 Kuzněcovova rovnice pro akustický tlak Lagrangián hustoty akustické energie

13 Kuzněcovova rovnice Uvedené předpoklady spolu se základními vztahy mezi akustickými veličinami a zanedbání členů řádu vyššího než druhého Burgersova rovnice Johannes Martinus Burgers

14 Burgersova rovnice v nelineární akustice x V tekutinách uvažujeme vlnění podélné Platí pro rovinnou vlnu

15 Řešení Burgersovy rovnic Bezrozměrný tvar Burgersovy rovnice: Coleova-Hopfova transformace: Obecné řešení

16 Zobecněná Burgersova rovnice Útlum vlivem viskozity a tepelné vodivosti Relaxační jevy Mezní vrstva Vlna Rovinná: Válcová: Kulová: Lineární časový operátor:

17 Teplotně-viskózní útlum Vývoj harmonických v závislosti na vzdálenosti od zdroje Okrajová podmínka

18 Zkreslení tvaru vlny

19 Vývoj tvaru vlny v závislosti na vzdálenosti od zdroje Okrajová podmínka

20 Saturační jev u rovinné vlny  1,21  1,193 kg m -3 c0c0 345,22 m s -1  296,15 K  1, kg m -1 s -1  1, kg m -1 s -1  1,402 cpcp 1004 J kg -1 K -1  25,87 J kg -1 m -1 s -1 Vzduch, f 0 = 20 kHz 174 dB 134 dB

21

22 Válcový rezonátor Tekutina Vlastní kruhové frekvence: Celistvé násobky základní frekvence nehomogenní Burgersova rovnice

23 Vlastní frekvence válcového rezonátoru buzeného pístem S rostoucí frekvencí klesá jakost rezonátoru Dochází k efektivní interakci mezi vlastními a harmonickými frekvencemi Nárůst disipace akustické energie=>nelineární útlum Saturační efekt Harmonické jsou v koincidenci s vlastními kmitočty

24 Potlačení saturačního jevu Timothy Lukas 1997 (metoda RMS)

25 Buzení objemovou silou Tekutina Elektrodynamický vibrátor Válcový rezonátor Baňkový rezonátor Umožňuje realizovat RMS

26 Distribuce akustické rychlosti a tlaku u válcového rezonátoru

27 Vybuzené vlastní frekvence baňkového rezonátoru Harmonické nejsou v koincidenci s vlastními frekvencemi Nedochází k efektivní interakci mezi harmonickými a vlastními kmitočty Vyšší vlastní kmitočty nejsou celistvými násobky základního Narušení kaskádních procesů

28 Narušení kaskádních procesů

29 Distribuce rychlosti a tlaku u baňkového rezonátoru

30 Využití metody RMS Akustické kompresory Termoakustická zařízení Vakuové pumpy Akustická levitace

31 Další metody potlačující saturační jev Selektivní absorpce druhé harmonické Zavedení umělé disperze Multifrekvenční buzení Kombinace jednotlivých metod

32 Základní témata nelineární akustiky Nelineární akustické svazky Nelineární stojaté vlny Nelineární akustické vlny v nehomogenních prostředích Akustická proudění Levitační procesy Kavitační procesy Nelineární akustické vlny v pevných látkách s hysterezní nelinearitou Nelineární časově-reverzní akustika

33 Druhy vlnění Podélné vlnění Příčné vlnění Povrchové vlnění

34 Konkrétní realizace rezonátoru s proměnným průřezem Vibrátor (lineární motor)

35 Akustický kompresor Není potřeba pístu Není potřeba mazacích olejů Vyšší účinnost Větší spolehlivost Nižší hladina hluku (35 dB) Čistý provoz Snadná regulovatelnost

36 Tlaková vlna uvnitř válcového rezonátoru Tlaková vlna uvnitř válcového rezonátoru

37

38

39 Vývoj tvaru vlny se vzdáleností od zdroje Ideální tekutina Reálná tekutina


Stáhnout ppt "Michal Bednařík ČVUT – FEL, katedra fyziky Technická 2 166 27 Praha 6"

Podobné prezentace


Reklamy Google