Статья

Название статьи ОПЫТ СОЗДАНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ АВТОГЕНЕРАЦИИ ЗВУКА НА ОСНОВЕ ТРУБЫ РИЙКЕ
Автор А. М. Гаврилов, Н. Д. Севастьянов
Рубрика РАЗДЕЛ IV. РАДИОТЕХНИКА И АКУСТИКА
Месяц, год 02, 2018
Индекс УДК 534.1
DOI 10.23683/2311-3103-2018-2-193-206
Аннотация Целью работы является создание действующего образца трубы Рийке и исследование на его основе тепловой автогенерации звуковых волн. Рассмотрены исторические аспекты, основные этапы открытия и изучения разных проявлений необычного физического явления, находящегося на стыке термодинамики и акустики, отмечена актуальность дальнейших исследований, обсуждаются особенности проявления и возможного практического использования термоакустической генерации. Рассмотрены теоретические аспекты возникновения и существования акустических колебаний в открытой вер¬тикально расположенной трубе. Показано, что столб воздуха в трубе может совершать одно или несколько собственных колебаний, представляющих собой стоячие волны, ограниченные концами трубы, на длине которой укладывается целое число полуволн. Причи¬ной возбуждения колебаний может послужить любой внешний звук или движение воздуха в трубе, наибольшей амплитудой обладает основное собственное колебание. На концах трубы расположены узлы приращений давления стоячей звуковой волны, пучности колебательного смещения и скорости частиц воздуха. Незатухающие колебания обусловлены непрерывным притоком энергии от нагревателя, расположенного внутри нижней части трубы. Роль нагревателя не сводится лишь к созданию тяги, – поступательного движения воздуха вверх по трубе. Благодаря нагревателю внутри трубы Рийке возникает положительная акустическая обратная связь. В состав автоколе-бательной системы входят источник энергии (нагреватель), коле¬бательная система (столб воздуха в трубе), задающая частоту колебаний и звено положительной обратной связи, обеспечиваю¬щее периодическое в нужные моменты времени поступле¬ние энергии от нагревателя в колебательную систему для компенсации потерь энергии колебаний из-за трения, излуче¬ния и др. Экспериментально проверены известные теоретические модели. Исследованы зависимости тепловой мощности, приводящей к генерации звука, от расположения нагревателя и частоты звука от длины трубы. Экспериментально изучено влияние бокового отверстия на срыв генерации. Полученные результаты представляют интерес для понимания особенностей возникновения и практического использования эффекта Рийке.

Скачать в PDF

Ключевые слова Эффект Рийке; тепловая автогенерация звука; стоячая волна; длина трубы; гармоники.
Библиографический список 1. Лепендин Л.Ф. Акустика. – М.: Высшая школа, 1978. – 448 с.
2. Крендалл И.Б. Акустика. – М.: КомКнига, 2005. – 168 с.
3. Исакович М.А. Общая акустика. – М.: Наука, 1973. – 496 с.
4. Ржевкин С.Н. Курс по теории звука. – М.: Изд-во Московского ун-та, 1960. – 336 с.
5. Горелик Г.С. Колебания и волны. – М.: Физматлит, 1959. – 572 с.
6. Стретт Дж.В. (Лорд Рэлей) Теория звука. – Т. 1 и Т. 2. – М.: Физматлит, 1955. – 504 с. (Т. 1) и 476 с. (Т. 2).
7. Галиуллин Р.Г., Ревва И.П., Халимов Г.Г. Теория термических автоколебаний. – Казань: Изд-во казанского университета, 1982. – 155 c.
8. Ларионов В.М., Зарипов Р.Г. Автоколебания газа в установках с горением. – Казань: Изд-во казан. гос. техн. ун-та, 2003. – 227 c.
9. Майер В.В. Простые опыты со струями и звуком. – М.: Наука, 1985. – 128 с.
10. Иовлева О.В., Ларионов В.М., Митрофанов Г.А. Теория термоакустических колебаний газа. Конспект лекций. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет, Институт физики, 2014. – 114 с.
11. Раушенбах Б.В. Физические основы рабочих процессов в камерах сгорания ВРД. – М.: Машиностроение, 1964. – 347 с.
12. Раушенбах Б.В. Вибрационное горение. – М.: Физматгиз, 1961. – 500 с.
13. Армаков К.И. Термоакустическая устойчивость. – М.: Машиностроение, 1982. – 261 с.
14. Гоцуленко В.В., Гоцуленко В.Н. О независимости автоколебаний феномена Рийке от условий гипотезы Рэлея и их динамическое демпфирование // Авиационно-космическая техника и технология. – 2012. – № 3. – С. 76-81.
15. Гоцуленко В.В. Об аналогии нестационарных режимов воздухонагревателя доменной печи (каупера) и трубы Рийке // Системные технологии. – 1999. – № 8. – С. 24-26.
16. Басок Б.И., Гоцуленко В.В. Теория феномена Рийке в системе с сосредоточенными параметрами // Акустический вестник. – 2010. – Т. 13, № 3.– C. 3-8.
17. Теодорчик К.Ф. Автоколебательные системы. – М.-Л.: ГИТТЛ, 1952. – 271 с.
18. Красильников В.А. Введение в акустику. – М.: Изд-во МГУ, 1992. – 152 с.
19. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. – М.: Радио и связь, 1985. – 488 с.
20. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – СПб.: Корона принт., 1998. – 400 с.

Comments are closed.