О возможном механизме автоколебаний в струйных гидродинамических излучателях с развитой кавитацией

摘要

Подробно проанализирована работа струйного противоточного гидродинамического излучателя звука с развитой кавитацией внутри струйной оболочки. Обсуждены его основные гидродинамические и акустические свойства. Выдвинута гипотеза о возможном физическом механизме, порождающем автоколебания струйной оболочки излучателя. Предложена простейшая акустическая модель струйной оболочки и решена граничная задача об излучении ей звуковых волн. Анализ полученного решения позволил установить, что в рабочей зоне излучателя образуется своеобразная резонансная система, которая состоит из внутренней упругой кавитирующей среды, самой струйной оболочки и внешней присоединенной массы жидкости и обеспечивает обратную акустическую связь, навязывая струйной оболочке автоколебания со стабильной частотой. Показано, что экспериментально наблюдаемое парадоксальное снижение частоты излучаемого звука с ростом скорости струи в сопле связано с увеличением податливости внутренней кавитирующей среды за счет возрастания в ней доли парогазовых микропузырьков. Даны количественные оценки податливости, плотности и скорости звука во внутренней кавитирующей области. В частности, установлено, что последняя величина существенно ниже скорости звука в окружающей окружающей струйную оболочку жидкости.