<< Научные направления

Нелинейные явления в волноводах и резонаторах

И.В.Лебедева

Что может быть общего между авиацией и акустикой или, скажем, между архитектурой и акустикой и какая связь существует между акустикой и экологией? Проблемы разные, а цель одна - управление звуком с учетом всех физических явлений, характерных для волновых процессов. В одном случае надо уменьшить уровень интенсивного шума, вредно действующего на все живое, в другом случае - улучшить акустику концертного зала и звучание музыкальных инструментов. Физик, окончивший кафедру акустики, может успешно применить свои знания во многих перспективных направлениях прикладной акустики.

Традиционно в аэроакустике изучается процесс ГЕНЕРАЦИИ ШУМА турбулентным потоком по схеме: поток->шум (известный всем шум реактивного самолета). Мы изучаем новое (обратное) явление - ГЕНЕРАЦИЮ ПОТОКА звуком по схеме: звук->поток. Струйный поток появляется на открытом конце резонансной системы, в которой создано интенсивное звуковое поле. Турбулентная акустическая струя образуется при выходе звуковой волны через отверстие в результате ее взаимодействия с окружающей средой. Удивительно то, что за счет нелинейных эффектов звук может трансформироваться в струю, движущуюся с большой скоростью (20-30 м/с). Интерес к акустическим струям возник в связи с большими возможностями их практического использования в авиации.

В нашей лаборатории исследуются законы генерации и развития струй. Рассматриваемая задача имеет не только большое практическое значение, но и интересна для понимания фундаментальных процессов физики газов и жидкости.

Развитие нелинейной акустики связано с разработкой новых теоретических концепций и новых методов измерений. Таким новым методом для акустики является освоенная в нашей лаборатории термоанемометрия. Этот метод используется для изучения поля скорости. Используя современные методы обработки экспериментальных данных, получены раздельные оценки скорости возникающей струи и амплитуда колебательной скорости.

Ниже представлена картина поля скорости струи, полученная от двух отверстий.

Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ) ежегодно проводит трехдневные семинары по теме "Авиационная акустика", где собираются специалисты, связанные с развитием авиации в России, и обсуждаются актуальные вопросы снижения шума в источниках ( двигатель, вентилятор и т.д.), но главной задачей является снижение шума реактивной турбулентной струи. Ограничение шума, создаваемое самолетом представляет важную экологическую и экономическую задачу.

На секции "Акустика турбулентных течений" был представлен доклад от нашей лаборатории "Особенности развития акустических струй в зависимости от конфигурации выходного отверстия" (совместно со студентами), вызвавший большой интерес.

На презентации

Дискуссия с известным ученым А.С. Гиневским

Обсуждение в аудитории

Наши последние публикации:

1. Лебедева И.В., Грушин А.Е. Амплитудные и частотные характеристики акустических струй// Акуст. журн. 2003. Т.49. ?3. С.359-364.
2. Lebedeva I.V., Grushin A.E., Kravtsov Y.U. "Experimntal study of aeroacoustics of screen with an orifice" // International Journal of Aeroacoustics. 2005. Vol.3. pp.345-352.

Так как до сих пор не получено аналитическое выражение для развития струи, и возникают трудности при компьютерном моделировании нелинейных процессов, то представляет интерес продолжение экспериментальных работ. Есть еще много задач, которые подлежат исследованию.