Устройство для генерации тонального звука потоком газа Советский патент 1984 года по МПК B06B1/20 

Изобретение относится к получению колебаний и может быть использовано при проведении исследований по воздействию шума на механизмы, приборы и организмы. Известно устройство для генерации тонального звука потоком газа, содержащее источник сжатого газа, форкамеру и сопло l. . Недостатком известного устройства является малая эффективность регулировки частоты и амплитуды излучаемого сигнала, что связано с невозможностью эффективно изменять время пробега волн, отражаемых плос костью, перпендикулярной оси потока Цель изобретения - повышение эффективности генерации. Цель достигается тем, что устройство для генерации тонального звука потоком газа, содержащее источники сжатого газа, форкамеру и сопло, снабжено регулируемыми венти лями, телескопическим цилиндром, имеющим на наружной цилиндрической поверхности гнезда для установки испытуемых объектов, длину и диа- . метр, составляющие соответственно 4,5 - 6,0 и 4,5 - 5,5 диаметра среза сопла, ось цилиндра параллельна оси сопла и расположена на расстоянии О - 2,2 диаметра среза сопла, а последний и срез входного отверстия цилиндра размещены в одной.плос кости, и регулируемым дросселем, установленным в выходном отверстии закрывающим его на 10 - 40% площади с возможностью радиального перемеще ния. . На чертеже изображена схема устройства для генерации тонального зв ка потоком газа. . , Устройство содержит источники сж того газа, выполненные в виде батареи баллонов 1 с газом с различными скоростями звука (например, углекис лым газом, азотом, гелием и водородом . Каждый баллон через свой ре-г гулируемый вентиль 2 соединен с фор камерой 3, соосно которой расположе но сопло 4, к которому присоединен телескопический цилиндр 5 так, что сопло и срез входного отверстия цилиндра размещены в одной плоскости. Устройство также содержит регулируе мый дроссель б. Телескопический цилиндр 5 соединен с приводом 7 изменения его длины и с приводом 8 его параллельного перемещения. Величина дросселирования регулируется приводом 8 ирисовой диаЛрагмы 9. Таким.образом, имеется возможность изменять длину цилиндра 5 в пределах 4,5 - 6,0 диаметров среза сопла и перемещать весь цилиндр параллельно самому себе так, что расстояние между осями.сопла 4 и цилиндра 5 изменяется от 2,2 диаметров среза сопла до нуля. Устройство работает следующим образом. Из баллонов 1 газ подают через регулируемые вентили 2 в форкамеру 3, так что в ней образуется давление порядка 12 атм.. В тех случаях, когда исполь.зуется газ низкой скорости звука в нем, например такой как углекислота, (скорость звука 259 м/с) для избежания конденсации в цилиндре 5 газ в баллоне предварительно подогревают. Если используется водород, то принимаются соответствующие меры безопасности/ поскольку этот газ чрезвычайно взрывоопасен. Газ через сопло 4 истекает в нерасчетном режиме. Вдоль по течению за соплом 4 образуется периодическая структура, при взаимодействии которой с окружающей средой на ее границе на срезе сопла возникают акустические возмущения, распространяющиеся вдоль по струе и усиливающиеся за счет неустойчивости гра.ниц потока. ПРИ взаимодействии с границами ячеистой структуры происходит излучение во внешнюю среду акустических волн, которые распространяются во все стороны, в том числе и в направлении сопла. Воздействуя на корень струи у среза, акустические волны вызывают появление новых подобных возмущений в потоке, которые, при надлежащей фазировке, модулируют течение струи, что приводит к созданию режима- тонального излучения. Наиболее интенсивный характер эффект носит при совпадении частот дискретного излучения сверхзвуковой струи, длина волны которого пропорциональна длине бочки периодической структуры струи, с собственными частотами поперечных колебаний газового объема, заключенного в .цилиндре 5. Схема образования акустического эффекта следующая: при входе в цилиндр первой .бочки струи слабое дискретное излучение, обусловленное взаимсэдействием возмущений границ струи распространяющихся вниз по потоку со скачками уплотнения, уси-ливается окружающим газовым объемом при условии резонанса. В свою очередь, возбужденное в нем акустическое поле, воздействуя на основание струи, усиливает колебания и дискретное излучение последней до определенной конечной величины. Процесс носит автоколебательный хар актер. Вместе с тем, собственная частота цилиндра прямо пропорциональна скорости.звука в газе, заполняющем его. Для изменения частоты дискрет.ного излучения струи достаточно изменить состав рабочего газа путем регулирования вентилей 2.

С помощью регулируемого дросселя 6 часть газа рабочего потока разворачивают В обратном направлении к соплу 4, в основном за счет пограничного слоя струи. Этим достигается заполнение цилиндра 5 газом с измененной скоростью звука в нем достигается синхронное изменение собственной частоты поперечных колебаний газа, .заключенного в цилиндг ре 5. Величина дросселирования регулируется приводом 9 ирисовой диафрагмы.

Изменением длины цилиндра 5 при помощи привода 7 подстраивают систе му в резонанс. Изменяя состав газа в форкамере 3,. можно изменять частоту генерируемого звука.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность и яадежность получаемых при испытаниях результатов, повысить производительность труда, упростить проведение экспериментов, ускорить выдачу рекомендаций и заключений.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ ТОНАЛЬНОГО ЗВУКА ПОТОКОМ ГАЗА, содержащее источники сжатого газа,Форкамеру и сопло, отличающеес я ,тем, что, с целью повышения эффективности, генерации, оно снабжено регулируемыми вентилями, телескопическим цилиндром, имеющим на наружной цилиндрической поверхности гнезда для установки испытуемых объектов, длину и диаметр, составляющие соответственно 4,5 - 6,0 и 4,5 - 5,5 диаметра среза сопла, ось цилиндра параллельна оси сопла и расположена на расстоянии 0-2,2 диаметрасреза сопла, а последний и срез входного отверстия цилиндра размещены в одной плоскости, и регулируемым дросселем, установленным в выходном отверстии и закрывгиощим его на 10 - 40% площади с возможностью радиального перемещения. g IND м ф 14;: