Картина стоячих волн описана во всех учебниках по акустике, однако эта картина зачастую идеализирована и не соответствует реальному эксперименту.
Целью данной работы является визуализация стоячих волн при помощи паровой и газовой кавитации.
Была собрана экспериментальная установка и проведено несколько серий экспериментов, в результате которых, были получены фотографии распределения газовых и паровых пузырьков, возникающих при отражении акустических волн от мягкой и жесткой границ. Было исследовано отражение от плоской границы в цилиндрическом сосуде, картины отражения плоской волны от угла ±45º в аквариуме и получены снимки отражения плоской волны от сферической поверхности и уголкового отражателя.
В результате работы был получен и обработан большой массив данных, который содержит более тысячи фотографий паровой и газовой кавитации, с помощью которой были визуализированы стоячие акустические волны в сосудах с разной геометрией. Мы рассмотрели стоячие акустические волны в цилиндрическом сосуде с водой, акустические волны, отраженные от двугранного угла в аквариуме, картину стоячих волн при отражении плоской волны от трехмерного уголкового отражателя и сферической поверхности.
Полученные фотографии картин стоячих волн позволяют интерпретировать некоторые из них в рамках линейных расчетов, однако имеют ряд особенностей, причиной чего, вероятно, является нелинейность среды, которая вызвана большим количеством пузырьков, которые сильно меняют акустические характеристики среды- скорость звука, сжимаемость и плотность.
Были получены снимки странных форм акустического облака, например, (рис. 14, 2), которые требуют более глубокого исследования
1. Голубева О. В. Визуализация стоячих волн при помощи паровой и
газовой кавитации, Бакалаврская работа. 2010 г.
2. Исакович М. А. Общая акустика. Наука, М., 1973 г.
3. R. Mettin, S. Luther, C.-D. Ohl, and W. Lauterborn Acoustic cavitation
structures and simulations by a particle model // Drittes Physikalisches
Institut, 1998.
4. O.Louisnard A simple model of ultrasound propagation in cavitating liquid.
Part I: Theory, nonlinear attenuation and traveling wave generation // Centre
RAPSODEE, FRE CNRS 3212, University of Toulouse, 2013.
5. Р. Кнепп, Дж. Дейли, Ф. Хэммит. Кавитация. M.: Мир, 1974.
6. Г.Н. Санкин, Кавитация при сферической фокусировке акустических
импульсов. Ак. ж., 2006, т.52, №1.
7. Н.В. Малых, Г.Н. Санкин, Стабилизация и акустические спектры
кавитационного кластера в ультразвуковом сферическом резонаторе,
ЖТФ, 2010, том 80, вып. 1.
8. Е.А. Смородов, Р.Н. Галиахметов, М.А. Ильгамов, Физика и химия
кавитации. Москва: Наука, 2008