Экспериментальные исследования взаимодействия акустических волн в воде с неоднородным распределением пузырьков газа тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ

На правам рукописи

КУСТОВ Леонид Мягззйяовзч

УДК 534.222

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В ВОДЕ НЕОДНОРОДНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ПУЗЫРЬКОВ ГАЗА

01.04.06 - акустика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нишшй Новгород » 1991

//

■' /

Работа выполнена на радиофизическом факультете Нижегородского ордена Трудового Красного Знамени государственного университета км. Н.И.Лобачевского

Неучныз руководители: до:, гор ¿лзкко-'математнческш; наук,

профессор ГУРБАТОВ С.Н.

доктор физпколмагслштпчесюгс наук, СУТИН А.М.

Офацзалыасо орпопенти: доктор фасцко^математическп;; паук,

профессор РУДЕНКО О.В.

■ кандидат <Ь1С:п:с~сматсглагичсо:а1х па ух СОУСТОВА И. А.

Ведущая оргешкзагоы: Акустический институт АН СССР,

Мосгсва

/У *

»^.¿esf» -tl>m*i iç» JH» -ус У» bjTto1 'IAHII. i '»■» iiiJWH«^!»

Защита состоится e ' ' " ¿7/г*f 1991 r.

& часов на заседании спецпалисиропашюго совета

К003.38.02 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук в Институте прикладной АН СССР (603600, г.Н.Ноагород, ул.Ульхшоза, 46).

Отзывы направлять по адресу: 603600, Н.Ношт>род, ГСП-12О, ул.Улышова, 46, ИПФ АН ССС

С диссертацией мо;:шо осаокомиться в библиотеке Инстп» тута прикладной физики АН СССР.

Автореферат разослан ^^¿Мс 1991г.

в

Ученей секретарь специализированного сосета доктор фисзковматематычосЕЗпг наук

&

А.Г.ЛУЧИНИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Двухфазные среда, часто встречаются в природе. К таким средам.в частности, относится и жидкость с пузырьками газа. Известно, что даже относительно, небольшое содержание газа в воде ох.-взываат влияние на распространение звука, существенно повышая нелинейность и затухание. В таких сродах наблюдаемые нелинейные акустические эффекты бог мс я проявляется сильнее, чем в однородных средах. Например,вогглоЕло появление солитонов,обращение волнового фронта,самофокусировка, комбинационное рассеяние и т.д. Исследованием распространения звука в средах с газовыми пузырьками занимались многие авторы, но в основном рассматривались одномерные волны в средах с однородным пространственным распределением пузырьков.

В жизни же чаще встречаются ситуации, когда пузырьки в среде распределены неоднородно,а поля реальных излучателей шкно считать одномерными только на отдельных участках.

В качестве примера пузырьковых неоднородностей когога привести приповерхностные пузырьковые схсш в океане и кильватерные струи судов.

Интерес к эффектам взаимодействия звуковых пучков в таких средах обусловлен' как возможностью наблюдения новых нелинейных явлений, так и перспективами их использования для разработки методов акустической диагностики неоднородностей.

В частности в плоском пузырьковом слое из-за того, что область взимодействия ограничена, условия синхронизма могут выполниться и при непаралельном взаимодействии зука. При определенных условиях на таком слое возможно обращение волнового фронта. Используя плоский пузырьковый слой можно повысить эффективность работы параметрического излучателя, не ухудшая при этом его диаграммы направленности. Известны и такие пузырьковые образования, как газосодераащие струи примером которых являются всем известные кильватерные струи судов. В таких струях возможно образование осесимметричного низкочастотного звукового канала, который может оказать влияние на распространение и взаимодействие звука.

Целью работы является экспериментальное исследование некоторых эффектов, которые наблюдаются при взаимодействии звуковьи пучков в средах с неоднородным распределени~м газовых пузыръко; в воде. Для двух типов пузырьковых неоднородаостей -пузырькового слоя и в затопленной газосодеряащей струе, исследовались следующие явления:

1.Рефракция и затухание звукового пучка на нестационарно;, всплывающем слое пузырьков.

2.Взаимодействие звуковых пучков на пузырьковом слое, пр^ котором наблюдается параметрическое излучение с повшзенноЁ »ффективностью,обращение волнового фронта и кэллшэйная фокусировка.

3.Канализации звука в затопленной газосодеркащей струе.

4.Параметрическая генерация низкочастотного излучения в затопленной газосодержащей струе.

Науадая_новизна. ' В работе экспериментально исследован целый ряд нелинейных явлений, в акустических пучках, которые обусловлены неоднородным распределением в среде затухания и параметра нелинейности. Показано, что дзх(е простейшая неоднородность в виде плоского пузырькового слоя в воде позволяет не только улучшить характеристики параметрических излучателей, но и наблюдать некоторые новые в зкустике нелинейные эффекты ( обращение волнового Фронта, взаимодействие неколлинеарных волн). Обнаружено, что в газосодеркащей струе образуется осесимметричный низкочастотный звуковой канал в котором наблюдается канализация звука. Эксперименты по параметрическому излучению звука из такой струи показали сильное возрастание поля по сравнению с чистой яидкостыо. Проведено теоретическое и экспериментальное исследование нестационарной рефракции и затухания звукового пучка на всплывающем пузырьковом слое.

Эксперименты показали, что:

I, При распространения звука е;шозъ всплгвакггй ^фькоенй слой происходит- нзмекоше скорости звука 'аого греходкоя области, обусловленной распределением яузирьков по ззмерам за счет их разной скорости ёсшштия. Наличие подобной "313Н приводит к рефракции звукового пучка.

2.В результате взаимодействия пвухошх пучкоз на /зырьковом слое наблюдаются эффекта излучения волны разностной зстогл с пузырькового слоя, , сшодатектированЕЭ, санирование диаграммы направленности паралэ трпче ского злучателя с пузырьковым слоем при взаимодействии на нам эресекакщнхся исходных пучкоз, нелинейной фокусировки а зращения волнового фронта.

З.При распространении звука в ' затопленной газосодзр^ЕЦСй груе образуется низкочастотный звуковой канал. Построенный на фуе параметрический излучатель обладает высокой ифектщшостыо. Эффективность его работа обусловлена

ьльной нелинейностью пузырьковой срада, а узкая

шрра'.са направленности формируется ; существующем з . струе -¡зкочастотшм волноводам каналом.

Практическая_ценность. Результаты работа коено ¡пользовать для повышения эффективности параметрически ¡лучателей при сохранении Их характеристик направленности а ¡зработки новых акустических методов диагностики пузарьконзж юев.

Рассмотренная модель нестационарного» всплываназго гзырькового слоя позволяла получить экспериментальные данные дявашосо всплытия пузырьков газа и оценить рефракцго

звукового пучка на По?.:.

Результата асследовктя гозосодэрггщэй струи позволш* объяснить ваблюдазшуюся в некоторых ахссар'&'лзнтах зно:,:зляэ затухания звука в кильватерных с^руяс цра респространзнаа ого вдоль нei зз счет образования в струе низкочастотного звукового завала. Подученнкз результаты сказаться

полезшей vpz исследовании даагрг»л веправлояпостЕ. я спэктров щука псрскяг судов.

Апробация, результатов. Основные рззудьтатн шссзргащонно:; работы докладывались на III Дальневосточной акустической; конференции / Владивосток, IS32./,III Всесоюзно:; симпозиуме но фззгг -ке акустогщфодинамаческсх явлений и оптоакускнсв / Tassösr,

1982./, IX Бсасощрй конфэрзкцяя: Мировой океан / Владивосток,

1983./, X Всесоюзной акустической конференции / Москва, 1935./, IV Всесоюзной конференции: Мировой океан / Владивосток, ISB3./» X 1ле;:дупародном конгрессе по нелинейной акустике /Кос'з ДЭ34.Л IX Всесоюзном симпозиуме по физике акустогидродинамнческих явлений и оптоакустике/ ¿ехсЗзд,TS35./,IX Всесоюзном симпозиума по дифракции к распространзннк. волн / Тбилиси, 1985./'.

Пуб£шкп1тп. Основные результаты диссертации опубликованы в статьях [1 - 83, а так ко в трудах конференций и симпозиумов [9 - 151.

Сгоуктура_и_об^!_5исс2ртауки. Диссертация состоит из введения , трех глав и заключения. Объем диссертация - 85 страниц основного текста,57 рисунков на 54 листах и список литературы содержащий 115 наименований на 12 листах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, обсуждено современное состояние вопроса, сформулирована цель диссертации и основные положения, выносимые на защиту. Кратко изложено содержание диссертации. о

В_первой_главе описывается экспериментальная установка, ее работа,а так ке метода создания и контроля пузырькового слоя.

В п.1.1 описывается вкспэржзнтальная установка, которая

Г 7 -

позволяет проводить модельные вксп9рк,:энты в диапазона частот от 25 до 1000 кГц в условиях ограниченного экспериментального объема бассейна (6x5x5 метров). Передающая часть установка обеспечивает излучение по одному или двум незавигатт

каналам акустических импульсных сигналов с длительностью з пределах от I секунда до 10 микросекунд, а частотой следования до 250 Гц, а так se одиночных широкополосных пмщ-;ы;шг£ сигналов от взрывного источника с амплитудой давления око*ю 100 атмосфзр.

Приемная часть установки обесточивает прием гг измерение' акустических сигналов в диапазоне от ОЛ Па до 10^ Па с точностью не хуже чем 25$ в том se диапазоне частот, в котором работает передающая часть установки. Для приема сигналов на частотах до 200 кГц использовались гидрофоны 8100|8103 В&й, а на более высоких частотах самодельные гидрофоны из пъезокерамики типа ЦТС,которые калибровались методом замещения. Установка обеспечивает частотную селекцию принимаемого сигнала в диапазоне частот от 25 до 1000 кГц с > полосой пропускания 0.5, 2.5 или 20 кГц временную селекцию с временем

задергает до О Л секунды и стробирунцом окно от ТО микросекунд до 0.01секунды.

Точность позиционирования в пределах экспериментального объема по расстоянию составляла íIcm , по углу ¿1°.

В п.1.2 приводится методика контроля функции распределения пузырьков по размерам в плоском пузырьковом слое и оценивается точность, с которой она определяется в эксперименте.

Функции распределения определялась по затухания акустического сигнала прошедшего сквозь слой пузырьков на разных частотах по формуле:

П(ар)

725 а3

( I )

где п(аг) - концентрация пузырьков резонансная частота которых

совпадает с частотой зондирующего сигнала, а - коэффициент затухашя, ар - радиус пузырька резонансная частота которого совпадает с частотой зондирующего сигнала.

Измерения проводились на частотах от 20 до 250 кГц, что -позволило измерить функция распределения пузырьков с радиусачд от 180 мил до 15 мкм.

• второй_главэ описаны исследования — взаиыодэйЬтвза звуковых пучков на пузырьковом слое.

В п.2.1 исследуется затухание и рефракция звукового пучкг ее нестационарном пузырьковом слое.

Появление пузырьков в гладкости " сопровождается измененном ее акустических свойств и» - в - частности» :.?оеог измениться скорость звука и его затухаяло. Напри»,:зр, всплытие на трассе звукового пучка облака пузырьков, Суда? сопровождаться затиханием и рефракцией этого пучка на паи.

Из-за того, что скорость всплытия пузырьков зависит от радиуса, произойдет их вертикальное распределена по размэрш при всплытии. Это в свою' очередь приведет к формированию неоднородного распределения скорости звука и затухания по вертикали, что и явится причиной рефракции звукового пучка.

Зная, что затухание звука на пузырьках носит резонансный характер, можно экспериментально определить скорость их всплытия, фиксируя для этого дифракционные максимумы амплитуды звукового сигнала за слоем на их

резонансных частотах. Эксперимент показал, что пузырьки при всплытии в компании, влияют друг на друга и в результате крупные всплывают медленное, а мелкие быстрее чем им полагается по закону Стокса.Например,пузырьки с резонансной частотой Гг« 100 кГц (а-32;.{км) всплывают со скоростью в 0.75 см/сек,а должны бы медленнее(0.31 см/сек).Пузырьки же с Гг>»32кГц (а-ЮОмкм)всплывают со скоростью 1.91см/сек,а должны бы в соответствии с формулой Стокса всплывать быстрее (3.02 см/сек).Рефракция звука на слое приводит и к его частичной фокусировке, что подтверждается экспериментом. Сделана оценка добротности пузырьков в ехээе. Для пузырьков с резонансными частотами от 65 до 100 кГц

Г 9 -

жа лз^гт а продолах от 10 до 5.

У.ст/сек.

\

\

ч

\

\

\

\

^ 9» \ 9

Ч » ^ 9 Л 9 \

ч

\

ч

\

ч

_______'-кГц.

' I I ц 7 I ь I I-1—I

юз

а

гис1. Скорость всплытия пузырьков в зашсшгосга от собстьзыиоЛ резонансной частоты.Штриховая линия расчет по формула Сто-та.

В п.2.2 рассмотрено нелинейное взашодействие на пузырьковом слое Ангармонической волны. Приведены результаты сксгори-^энтвльного исследования такого взаимодействия, Пэдзщал яа злой нормально Ангармоническая звуковая волна в результате нелинейного взаимодействия на нем поровдаез низкочастотное параметрическое излучение в обе стороны от елей. Исследована зависимость уровня вторичного излучения от концентрации пузырьков з слое.

Низкочастотное поле на оси, за пузырьковым слоем' г.тазго определить по формуле являющейся аналогом фордули Еестэрвельта Оля взаимодействия в ограниченном слое. В случае достаточно узкого акустического пучка при Ь1ПЛЭф<<1 где Ь.,-расстояние цо слоя, Г!ф-раз;,?ер зоны фраунгофера и пренебрегая затуханием вторичного поля в слое будем E5.se ть:

е й2 р1 ?2 02 г -(а.+ а-п -V ?в ---[ I- е ^ ^ ]е 8 , ( 2 )

32 рс о^а,*

где в - паршзтр бмшнэйвосн! кузцрькоЕсй срэдз, О - чисток втордшоЭ Е0Л1Ш, й - дна^а-хр излучателя накочкп, "¿л £ -давление лолэй накачка, р ,о - рвшовэснно шютаостъ к скорость звукз в срэде, сц 2- затухьшо юлн на:;ачок в сдоа, -расстояние от слоя до точки ваблядепая, I - толщина слоя.

Из етого варзгакзя видно, чаю существует 01шз?.адьЕая концош-рсщкя пузырьков в слое ирл которой вторлчное шла буд-э? шксшально, что и подтвердил сксшэршлэкт ( рлс.2).

Рис.2.Зависимость рассеянного ьперэд поля ВРЧ на оси излучателя в зависимости от концентрации пузырьков в слое, а - расчетная кривая.

г 11 -

Снята дингратаа направленности вторачнсго зазучення. Показано, что, используя такой апоЗ, -твгяо, инея вг-сст^уп сФ1-зк-тишость паршэтрической генерация, обеспечить узкую диаграмму направленности вторичного азлучешя .Ширина в5 зазнеят от рагмв-ров засвзчоыноЗ поверхности ^элшейвого слоя. Толцазэ нелинейного слоя из-за сального затухания авука з нем Суде? нэбольасй и влнянзя на дкаграшу направленности оказазить нэ будет.

Приводятся результаты эксперимента в сравнении с теорией. При диачэтрв излучателя накачки 10 см, частотных составлявших Сигьрмоничвской волны 130 а 150 кГц и находящегося на рпсстоянйИ и 2 м от излучателя ЕЭЛИНЭЙНОГС слоя толшяноЗ 14см наблюдалось вторичное низкочастотное излучение с него на "астате 20 кГц, ширэнз дяагрвкш направленности ' которого Сила около 35°.

В п.2.3. исследуется Бффэкт саиодэмктгрования па пузырьковом слое а-зхлнтудно-^одулировашой Р"укогой волны п приводятся результаты экспериментального исследования этого явления. В этом случае слоем дзлучаэтся вздеоиыпульсные сигналы,форма которых близка к форго ьторой производной от квадрата функции иодуляцни, что и предсказывалось теорией. Рис.3,4.

Рис.4. Вид продет^ктированюг-и сигнала за сяоза, на осп пучка.

При облучении нелиЕ-зГшого слоя с расстояния в 2.7 и последовательностью радиоимпульсов с частотой 140 кГц к уровнем в области слоя « 2*ЮаПа нвбладаиось направленное вторичное излучение в4 ввдо вядэоаллульсоз с формой близкой к форме второй производной от форми цмцульса накачки с уровнем около 2 Па.

В п.2.4. исслздовако взшкодойствие на пузырьковом слое пересекающихся звуковых пучков, которое оказывается довольно аффективным, если толщин?: нелинейного слоя меньше, чем длшз рассинхронизма взаимодействующих' волн (рнс.5). Тогда для вторичной волны излучающейся по обоим направление шоет место (К^ Соб81 - ^Совв^ ЕаСое9в) I « 1, а из условия синхронизма записанного в проекции на ось ж тгяо определить направление распространения вторичной волны:

о

Ы1Е1а01 - с^Б!^ 0о= агс31л £-------j ( 3 )

Ы1

т 13 -

•дв е8 1 2 ~ 110 отно:зешта к нормали на слой под которн?^ заспространяются вторичная волна и волны накачка ;осте9тствзено (рис.5.), ш1 2 - частоты волн накачбд.

■V\

5нс.о. Взаимодействие нзяаралзлышх волн на тсжо:л нелинейном :лоэ.

Экспериментально исследовано прш.:сэ ч обратное толкнейное рассеяние таких пучков.

В эксперименте одна волна (квазиплоская) всегда гадала на слой нормально» частота еЭ била равна 140 кГц, шаглетр излучателя 10 см, уровень давления в области слоя 3.240 ¡Па. Сам слой находился на расстояпш в 2.6 метра )Т него. Вторая волна, так яе квазиплоская,падала на слой под гглом в 6.6°с уровнем 2"103Ла. При оа частоте в 100 кГц слоем гзлучалась вторичная волна на частоте 40 кГц под углом в 18° ; диаграммой направленности несколько болоо широкой, чем у хервнчного излучателя накачки ( « 13° Ь При пзглэнонии отношения частот накачек друг к другу •(.?.,/г.,) наблэдался поворот тпаграгся иаправлэхшостн вторичного излучения.

аасо э л " Э •

«¿о |

I

го.со I

I

голо | 10.00 •

и/и.

Рис. 6 зашсйиоспь угля поворота диаграммы направленности вторичного излучения в завнскшсти от соотношения частот.

Нелинейный слой так озвучивался квазиплоской у

сферической волнака.Результатом их взаимодействия на слое, ка* и предсказывалось, ' было образование сходящихся пучкоь вторичного излучения в обе стороны от слоя. Излучатель

сфэряческой волны, находился на расстоянии в I м от слоя г. под углом к нормали ка слой в 1С0.Для иллюстрации эффекте обращения волнового фронта частота ее была выбрана равной 6С кГц ( более слизкое значение частоты и^ г.зять не удалось из-за слоеностой связанных с выделенном сигнала ). При этом по;: углом в 15° относительно нормали на слой и в обе стороны оз него набладались сходящиеся пучки вторичного излучения нг частоте 40 кГц. Уровни давления в фокальных областях,которые находились на расстоянии в 1.2 м от слоя, составляли соответственно для обратной волны » 30 На (обращение ьолновогс фронта ), для прямой »23 Па ( нелинейная фокусировка ). Ширине пучка вторичного 1&лучения в фокальных областях была около 10 см.

т 15 -

сзла

0»,СГТ5.

N

V

п /

/

/

/

асз

и пт».

ТУГ.'ЧгуГ/^'ГГТ'геТТУН 1.1111 V. гтт-тттггп

ОАЭ 1.СЛ £¿0 2X0

'йС.У. ВаЕЕСЕ.'ость шнрзш втортшого пу~:а от расстсг^л до дам.- 1>а . -л- - ири фокусировке, а - црп ОВЗ.

В третьей, глава дяссэртации экслорглэнтально исследовалось шишие на звуковые поля затопленной газосодэрааавй струп.

В п.3.1 Приведены результаты избраний раснрэделэшш гузырьков воздуха з стоуэ и фор-.шрозатае в нзЗ неоднородного !доль оси распределения скорости звукэ. Дш.;этр струп у сопла ;ул 4.5 см, угол расходимости « 10°. Нсточшгксм пузырьков в данной струе является кавитирующее сопло.? Оказалось, что теесЗ гсточшк пузырьков практически не генерирует пузырьки с зззонанснш.ш частотами менее 80 кГц ( > 40 глсл). По •аре удаления от сопла концентрация больших пузырьков ( а > 40 зол )будет постепенно увеличиваться за счет роста болоо мэлюх гузырькоз, что приведет в конце концов к выравниванию функции заспределения их в струе. Такое поведение пузырьков является причиной образования в начальной области струи низкочастотного звукового канала и постепенного псчезнозенияаго его, по мере гд&ления от сопла, в результате заравнивать функции ззспрэделения.

В ХфЭДПОДО^ЭНЕИ ТОГО, ЧТО ИуЗНрЫГИ в попзр&чно.

сечзнпа чтруи распределены равномерно па рисунка 8 привод;» распределение скорости звука в струо в згшсЕлоатн о расстояния до сопла на частоте 50 кГц,

С.т/сск.

Рис.8.Распределание скорости звука в струо для частоты 50 кГц ь зависимости от расстояния до сопла.

В п.3.2. Рассматривается распространение звука в низкочастотном звуковои капало, который образуется в газосодержащей струе. Приводятся результата экспериментального исследования звукового поля в таком канкле в случае располоквния его источника на оси струи. В результате захвата части его энергии звуковым каналом вдоль оси струи формируется остронаправленный пик излучения. Если ае в струо распространяется широкополосный сигнал, то будет происходить трансформация его спектра. Высокочастотные составляющие будут сильно затухать, а роль низкочастотных составляющих возрастать, что приведет к изменению спектра распространяющегося сигнала по мерз распространении его в струе. В эксперименте в канал излучались различные ненаправленные сигналы: квазимонохроматический с частотами 40,100, 150 кГц, :„фокополосный одиночный импульс от взрывного источника с амплитудой около ТТ0 атм и длительностью 140 микросекунд, а так Ее кавитационный пум сопла. Точка излучения находилась на расстоянии в 22 см от сопла.

г 17 -

Исследовалось угловое распределение поля п его уровень, казалось, что на частоте 40 кГц, уровень поля на оси (в 2 етрах от сопла) при включённой струе вше, чем без струн на дб, а на частотах 100 и 150 кГц ниже - соответственно на 12 22 дб. Угловой размер образующейся аномалии поля в общем оответствует расходимости струи н равен «20° рис.9.

ис.9.Угловое распределение поля от помещенного в струю ферического излучателя, а при выключенной струе , на асстоягага в 2 м от сопла, для частоты 1-40 кГц.

При исследовании широкополосного импульсного ' сигнала аблюдались сильные искажения его формы. Пиковое значение ач-яитуда импульса увеличивалось в два ¿аза по сравнению с начением амплитуды его без струи, а в спектре наблюдалось ззкое увеличение составляющих, в диапазоне частот 40+10 кГц. сследование шумового поля струи такке показало захват аналом низкочастотного звука.

В п.3.3. исследовался параметрический излучатель.звука„ эстроенный на такой струе. Показано, что в нашем случае, эгда область взаимодействия представляет из себя Ешзндрическую, вытянутую вдоль оси струи облает^, диаметр этороЁ ограничен

диаметром трубы (а=5см), для сферического (го=0.5см) пзлучател располоаянного на ее оси, если длина области взаимодействи (13=61см) много больше ее диаметра - й/Т5<<1, рзссинхронизас вторичных источников (П = 30 ¿сГц ) можно пренебречь воспользоваться моделью Вестервельта.

Как показано выше (п.3.2.), в затоплэнной газосодерааща струе образуется низкочастотный звуковой канал, елиянк которого на поле ВРЧ необходимо учесть. Используя результат предыдущего эксперимента (п.3.2.), определив значены коэффициента - К, который характеризует увеличение поля на ос струи в результате образования в ней звукового каналз, уровен поля ВРЧ на оси мокно оценить используя слодумцео выражение:

о ? р

р- е * щ Б

рп --:-,к , (4

16 % р ■

где к - расстояние до точки наблюдения, гс - радиу излучателя, е - параметр нелинейности, Б - площад излучателя, х - расстояние от начала координат (мест расположения излучателя) до точки на оси струи, за которо; рассинхронизм вторичных источников можно не учитывать (в наше! случае х <* г ).

Результаты эксперимента подтвердили эфективную генераци: узконаправленного вторичного низкочастотного поля таган параметрическим генератором. В результате нелинейного взаимо действия сферической бигармонической волны накачки в струе ] канального эффекта в ней, в направлении оси струи формировала узкий пик излучения волны разностной частоты. В канал о сферического излучателя излучалась при этом бигармоническа: волна с частотными составляющими 140 и 170 кГц. Уровень этк сигналов в точке приема (2.3 м от излучателя) при выключенно] струе был соответственно рЭвен 800 и 790 Па. При включбнно! струе уровень их падал на 35 дб, на частоте 30 кгц принимало: сигнал волны разностной частоты с уровнем »10 Па и диаграммо! направленности равной <^6°.

.- 19 -

На рпсуяко ю пояазая азгерэгава сдвктр сажала в гожего ipse?m при выключенной и выгаченной струе.

О

> i i i 1' i з i i i i i i i i i Ti i i i i ¡ ibii i i i ¿ía i i ¡ 11 «

50 1C0 150 200

F, кГц.

r:c. 10.Спектр сигнала в точке приема: а - струя выклтона, ъ - при включенной струе (влияние помехи на частота BF4 чтено). :

В заключение сформулируем- основные результаты диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

I.Экспериментально обнаружено и исследовано явление рефакции звуковой волны на всплывающем пузырьковом слое, происхо-пдее из-за изменения скорости звука в его переходной области, >торое обусловлено возникающим вертикальным распределением пу-фьков по размерам,в результате их. разной скорости всплытия.

Проведено теоретическое рассмотрение этого эффекта л >лучено выражение, характеризующее интенсивность поля за

еяоаа, cptLvaeiziz s-оорьш с оксягр©ад?ои показало их качвствапнсэ - совпадение. Кзиэрзш скорости всплытия пуьырьиоэ о радиусегхз от 25 до 160 гдем н оценена дк-йртность пузырьков С- радиусами от 32 до 49 мки.

г.Зкспаракзнтальнз исследовали {шлехгкя, происходящие пря »за^дэйсткш звуковых пучков на нелинейном слое. При этом паблздышсь ©¡ййктц генерации и излучения волны разностной частого на пузырьковой слое,, самодетектирования,. изменения диа-rpju-vu направленности параметрического, излучателя с пузырько-esj саави upii взаимодействии на нем пересекающихся неходких пучков, 8 так зш наблюдались сходяакеся волновые фронты вхорглчкого излучения в оба стороны от слоя (нелинейная Сокусирозка, оОращениэ волнового фронта) ocxi одна из исходных ешй бала сферической.

3.Экспериментально показано существование в затопленной газосодер;,лщэй струе низкочастотного звукового канала и исследовало юлноводное распространение в ней акустических сигналов р&зд^чкого 8ида{* квазимонохрохатачоского, вкдеоишульсного широкополосного , шушвого) .

4.Кг0дадалась генераций в газосодераащей струе параметрического наяучешя с высокой эффективностью и узкой даагражой кгшраалэшюсти. Определено поле ВРЧ на оси струи в дальней зона и сдельно сравнение с экспериментом, показавшее качествен-кос совладение результатов.

if

СЗШ&Е РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ: ;

!

1, lar.to7 L.L'.,Hasarov V.E. .Ostrovslcy L.A.,Sutln А.К. ,Za;.a~ III: S.7. Purasiatrlc acoustic radiator with a bubble la-

// ¿coast.Lett. 1932. V.6.H2. P. 15-17.

2, Bonblcoy D.tio „ Zarr,olin S.V., Xustov L.M., Sutin h.M. j IJaalbickscatiering of acoustic waves In в bubble layer.// \ ;,CCi!StiC3 letters.V.7.K9.1934.P.15-17. ,

3, Кустов ЛЛЛ.,Назаров В.E.»Сутки A.M. Обращение волнового j vfc.-.Tt-i. кфстиздскоВ во^ны на пузырьковой слое //

Т.31,116. С. 837-839.

•Г 21 -

4. Кустов Л.М..Мартьянов А.И.,Шаврацкий С.Х.,Нзнцов В,3. ффект фокусировки звуковых волн каштирущей струей // куст.нурн.I98S.Т.32,115. С.692-634.

5. Кустов .Л.М.»Назаров В.Е.,Сутин A.M. Дэтектпрованкэ кустических сигналов на пузырьковом слое // Акуст.курн. 987. Т.33, N2. С.271-217.

6. Кустов Л.М..Назаров В.Е.,Сутин A.M. Нелинейное рассеяла звука на пузырьковом слое // ¿куст.журяЛ9Б7. Т.32, KS.

804-810.

7. Комаров A.B., Кустов Л.М., Мартьянов A.M. О влиянии атопленчой газосодержащей ' струн на распространение ирокополосннх акустических сигналов.// Акуст.аурн. 1933. .34,. Н2. С.353 - 354.

8. Гурбатов С.Н., Кустоз Л.М. Акустическое зондарозгкиэ :астационарных всшмвавдих пузырьковых слоев.// Акуст.нурн. 990. T.3S,Js2.C.262 - 258.

9. Кустов Л.М., Лаухия В.А., Мартьянов A.I1., Шаврацкий С.л. Исследование фокусировки звуковых 'Еолн кавитирувщей ■атопленной струей.// Тез.док. III Дальневосточной акуст. :онф. Владивосток: 1982. С 12 - 13.

Ю.Замолин C.B.,Кустов Л.И..Назаров В.Е..Островский Л.А. у тин A.M. Параметрическое излучение звука в пузырьковой реде./ Тез. док. III Всесоюз. сюда. по физике «усто-гидродинамических явлений и оптоакустике.

11.Кустов Л.М., Мартьянов A.M., Шаврацкий С.Х. [араметрическая генерация и фокусировка звука в кавитирушей ixpy^ // Тез.докл.IX Всесоюзной кокф.:Мировой океан, ¡ладивосток Л 983. С .84-85.

12.Кустов Л.М., Мартьянов А.И., Рассеяние звука на ¡ооднороднои кавитирувдем потоке./ Тез.докл. X Всесоюзн. «.конф. M.: 1983. С.32 - 33.

13. Kustov L., Ostrovsky Ъ., Sutln A. Parametric 'acliation and reception of acoustic wave3 on a bubble layer/ : Inter. Congr. on Nonlinear Acoust. Kobe. 1584.

14.Кустов Л.М., Назаров B.E., Островский Л.А., Сутин A.M. 1зша.ю действие пересекающихся акустических пучков на ¡елннейном слое.// Тез. докл. IV Всесоюзный сшп. по [ифракцин и распространению волн. Тбилиси: I985.T.2.C.354.

- 22 -

15.Кустов Л.Ы., . Назаров В .Е., Сутан A.M. Эксперименталы« исследование обращения и фокусировки волнового фрон: звукового пучка на пузырьковом слое.// Тез.док. IX Всесоюз! симп. по физике акуето-гидроданвм. явлений и онтоакустике Ашхабад: I9S5. С.26.