Аэроакустика
Аэроакустика — это раздел акустики , изучающий генерацию шума турбулентным движением жидкости или аэродинамическими силами, взаимодействующими с поверхностями. Генерация шума также может быть связана с периодически меняющимися потоками. Ярким примером этого явления являются эоловые тона , создаваемые ветром, обдувающим неподвижные объекты.
Хотя полная научная теория генерации шума аэродинамическими потоками не создана, наиболее практичный аэроакустический анализ опирается на так называемую аэроакустическую аналогию [1] , предложенную сэром Джеймсом Лайтхиллом в 1950-х годах в Манчестерском университете . [2] [3] , посредством чего основные уравнения движения жидкости приводятся к форме, напоминающей волновое уравнение «классической» (т.е. линейной) акустики в левой части с оставшимися членами в качестве источников в правой части. сторона руки.
Можно сказать, что современная дисциплина аэроакустики возникла с первой публикацией Лайтхилла [2] [3] в начале 1950-х годов, когда генерация шума, связанная с реактивным двигателем , начала подвергаться научному изучению.
Лайтхилл [2] преобразовал уравнения Навье-Стокса , которые управляют потоком сжимаемой вязкой жидкости , в неоднородное волновое уравнение , установив тем самым связь между гидромеханикой и акустикой . Это часто называют «аналогией Лайтхилла», потому что она представляет модель акустического поля, которая, строго говоря, не основана на физике шума, вызванного/генерируемого потоком, а скорее на аналогии того, как они могут быть представлены через определяющие уравнения сжимаемой жидкости.
где и представляют плотность и скорость жидкости, которые зависят от пространства и времени, и является существенной производной .
где – термодинамическое давление , – вязкая (или бесследовая) часть тензора напряжений из уравнений Навье–Стокса.
