CƠ SỞ ÂM HỌC ĐẠI DƯƠNG ( BIÊN DỊCH PHẠM VĂN HUẤN ) - CHƯƠNG 11

TẢN MÁT VÀ HẤP THỤ ÂM BỞI BỌT KHÍ TRONG NƯỚCCác bọt khí trong nước biển là những vật làm tản mát âm hiệu quả nhất. Đó là do thực tế là trong một khoảng tần rộng sự tản mát này có bản chất cộng hưởng. Chẳng hạn, phần tản mát cộng hưởng của một bọt không khí gần bề mặt nước xấp xỉ bằng 103 lần phần hình học. Các bọt khí cộng hưởng không chỉ là vật làm tản mát, mà còn hấp thụ năng lượng âm. Ngoài ta, với nồng độ đủ cao, chúng làm thay...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CƠ SỞ ÂM HỌC ĐẠI DƯƠNG ( BIÊN DỊCH PHẠM VĂN HUẤN ) - CHƯƠNG 11 Chương 11 độ phần tử trong sóng tản mát có thể viết dưới dạng ps = ( B / R ) exp[ i( kR − ω t ) , TẢN MÁT VÀ HẤP THỤ ÂM BỞI BỌT KHÍ TRONG NƯỚC 1 ∂ps ( ikR − 1) exp[i( kR − ω t )] , vs = =B (11.1.2) iωρ ∂R iωρR 2 Các bọt khí trong nước biển là những vật làm tản mát âm hiệu quả trong đó ρ là mật độ nước và R là khoảng cách từ tâm của bọt đến mộtnhất. Đó là do thực tế là trong một khoảng tần rộng sự tản mát này có bảnchất cộng hưởng. Chẳng hạn, phần tản mát cộng hưởng của một bọt điểm nào đó trong môi trường. Biên độ chưa biết B được xác định từ cáckhông khí gần bề mặt nước xấp xỉ bằng 103 lần phần hình học. Các bọt điều kiện biên tại bề mặt bọt.khí cộng hưởng không chỉ là vật làm tản mát, mà còn hấp thụ năng lượng Bước đầu ta giả sử các dao động đoạn nhiệt của bọt (không có sựâm. Ngoài ta, với nồng độ đủ cao, chúng làm thay đổi một cách đáng kể trao đổi nhiệt giữa bọt và môi trường). Khi đó, đối với không khí trongtính nén của nước và do đó, làm thay đổi tốc độ âm và quá trình này phụ một bọt khí ta có định luật đoạn nhiệtthuộc vào tần số âm. PV γ = const , (11.1.3) Các bọt khí trong nước biển rất khác nhau về nguồn gốc. Ở vài mét ở đây V là thể tích bọt, P là áp suất bên trong bọt và γ = c p / cv là tỉ sốđầu tiên gần bề mặt các bọt khí là do sóng đổ nhào khi gió mạnh (mục các nhiệt dung ( γ = 1,4 đối với không khí).1.7). Khi tầu chuyển động cũng làm cho nồng độ bọt khí cao. Ở các lớp Giả sử áp suất tĩnh trong phạm vi bọt khi không có sóng âm là P0sâu hơn, bọt khí xuất hiện nhờ hoạt động sống của cơ thể vi mô. Cuốicùng, các túi chứa khí bao quanh mô mềm của cá cũng có tác dụng như và thể tích tương ứng của nó V0 = ( 4 / 3)π a 3 . Trong quá trình dao độngcác bọt khí. thể tích bọt khí biến thiên một lượng dV và áp suất biến thiên một lượng Dưới đây sẽ giới thiệu lý thuyết về tản mát và hấp thụ âm bởi các dP = p , áp suất âm ( p Thế (11.1.5) vào (11.1.4) và chú ý rằng dp / dt = − iωp , ta có hạng ika trong (11.1.11) là do những thất thoát phát xạ trong quá trình dao động của bọt khí. 3γ P0 p= vR . (11.1.6) Thế P0 = 10 5 (1 + 0,1z ) Pa , ρ = 1 g/cm3 và γ = 1,4 vào (11.1.12) iaω đối với một bọt không khí trong nước tại độ sâu z mét, ta nhận được Bỏ qua sự có mặt của ứng suất nhớt dịch chuyển và sức căng maodẫn bề mặt, ta viết các điều kiện biên tại bề mặt bọt như sau f 0 = (327 / a)(1 + 0,1z )1 / 2 (Hz) (11.1.13) pi + p s = p , (11.1.7) trong đó bán kính a của bọt được biểu diễn bằng cm. Do đó, ví dụ đối vi + v s = v R , (11.1.8) với một bọt khí với a = 0,01 cm ở gần bề mặt ( z = 0 ) tần số cộng hưởng f = 32,7 kHz.ở đây vi và vs là các hợp phần bán kính của tốc độ phần tử tuần tự trongsóng tới và sóng tản mát. ...