Acustica neomogenităților în mișcare

Titlul original:

Acoustics of Moving Inhomogeneities

Conținutul cărții:

Este prezentată o nouă abordare a teoriei împrăștierii, difracției și propagării sunetului în medii ușor compresibile care conțin neomogenități în mișcare. Conceptul principal al acestei abordări constă în îmbogățirea proprietăților acustice ale mediului prin luarea în considerare a mișcării neomogenităților împreună cu contribuția fluxului mediului generat de acestea.

Ambii factori sunt ignorați în mod convențional în teoria clasică a împrăștierii undelor. Mediile neomogene sunt de obicei prezentate ca fiind continue, cu o distribuție presupusă a proprietăților statistice locale, în timp ce specificul structural și mișcarea componentelor mediului sunt ignorate, fiind scuzate de numărul Mach extrem de mic. Cu toate acestea, această aproximare este valabilă numai pentru împrăștierea undelor electromagnetice.

Analogia dintre propagarea undelor sonore și electromagnetice în medii neomogene în mișcare eșuează în acustica mediilor cu neomogenități în mișcare.

Concluziile prezentate se bazează pe soluții analitice ale problemelor de împrăștiere a sunetului pentru ecuația Lighthill referitoare la un corp în mișcare în medii ideale sau vâscoase cu o relație arbitrară între lungimea de undă a sunetului și dimensiunea corpului. Contribuția fluxului ambiental din jurul dispersorului în mișcare la împrăștierea totală a sunetului este cel puțin comparabilă cu contribuția mișcării corpului dispersorului.

În anumite condiții, cum ar fi în cazul particulelor mici în mișcare în medii vâscoase, contribuția corpului particulei la împrăștierea în ansamblu poate fi ignorată în mod sigur în raport cu contribuția fluxului ambiant. Ca urmare, legea Rayleigh clasică trebuie modificată și sunt derivate câteva relații fundamentale care o înlocuiesc. Rezultatele obținute sunt importante pentru o gamă largă de probleme acustice care apar în medii neomogene în mișcare, de la împrăștierea sunetului în atmosferă sau ocean până la descompunerea sunetului în soluții de particule coloidale.

Considerarea contribuției fluxului ambiental la difracția sunetului de către un corp mare în mișcare se dovedește a fi, de asemenea, necesară. Acesta este motivul pentru care o mulțime de probleme de difracție cunoscute, de exemplu cele care sunt utilizate pentru evaluarea eficienței sistemelor acustice subacvatice, ar trebui revizuite. Câteva exemple ale rezultatelor noastre sunt: previziunile de dezintegrare a sunetului în precipitații atmosferice, în medii turbulente și în soluții coloidale de particule în suspensie implicate în mișcarea browniană.

În plus, unele date experimentale care au fost inexplicabile până în acest moment sunt acum clarificate în lumina acestei noi teorii. În același timp, arătăm necesitatea de a efectua experimente suplimentare bazate pe predicțiile teoriei.