IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Излучение разнесенных в пространстве когерентных источников сопровождается формированием интерференционной картины стационарного перераспределения интенсивности для волновых процессов любой физической природы. Расчет пространственного распределения интенсивности является классической задачей излучения акустических и электромагнитных источников и проводится в аналитическом виде для источников в изотропных средах [1-3]. Движение среды может существенно влиять на волновые процессы, что наиболее наглядно проявляется для акустических волн [3], поскольку скорость движения среды может быть сопоставима со скоростью распространения волн в этих средах [4-5]. Рассмотрим в данной работе влияние движения среды на интерференционную картину, создаваемую двумя когерентными источниками волн и (рис.1) в акустической среде, характеризуемой скоростью распространения волн . Среда движется со скоростью под произвольным углом φ к оси ox.

Рис.1. Суперпозиция волн от двух источников в точке P в подвижной среде.

В соответствии с принципом суперпозиции суммарное давление поля в любой точке пространства определяется суммой давлений, создаваемых каждым источником:

,

где - это время задержки волны, проходящей более длинный путь , от второго источника по сравнению с расстоянием, проходимом волной, распространяющейся по пути от первого источника излучения. Скорости распространения для этих двух волн от источников в направлении точки наблюдения P в общем случае различаются и определяются направлением скорости движения среды : и . Различаются, следовательно, и волновые числа этих двух волн:

Углы направлений распространения каждой из волн от источников в точку наблюдения P_, определяются соотношениями (рис.1):

, .

Тогда волновые числа можно представить в виде:

Расстояния от источников до точки наблюдения:

, .

При наложении когерентных волн в точке возникает результирующая волна с той же частотой иамплитудой волны определяемойсоотношением:

_{Фаза результирующего колебания определяется в виде:}

Интенсивность волнового процесса в точке может быть представлена в виде:

Максимальная интенсивность

будет наблюдаться в тех точках, для которых одновременно выполняются соотношения. При равной интенсивности всех источников имеем:

.

(где …порядок интерференции).

Полученные соотношения могут быть использованы для расчета распределения интенсивности и фазы результирующего колебания в любой точке пространства при любом пространственном расположении источников.

На рис. 2 показано влияние направления скорости движения среды на распределение интенсивности интерференционной картины, создаваемой двумя источниками (рис.1).

b=0 b=0,2

b=0.4 b=0.8

b=1.2 b=1.56

Рис.2. Пространственная зависимость распределения интенсивности от скорости движения среды

Движение среды формирует асимметрию интерференционной картины двух источников (различимых на картине распределения интенсивности до скорости движения среды ) в направлении движения среды. С ростом скорости движения среды растет «снос» интерференционной картины (рис.2).

Таким образом, движение среды существенно меняет интерференционную картину даже при малой скорости движения среды, что необходимо учитывать при расчете диаграммы направленности излучателей.

Список литературы.

1. Глущенко А.Г., Глущенко Е.П. Методика расчета пространственного распределения интенсивности волнового процесса, формируемого точечными источниками// Вестник науки и образования.– 2016. – №11(23). – С.6-9.

2. Глущенко А.Г., Глущенко Е.П., Иванов В.В., Устинова Е.С. Особенности стоячих волн в невзаимных средах // Естественные и технические науки.– 2012. – №1(57). – С.257–259.

3. Гринченко В.Т., Вовк И.В., Мацыпура В.Т. Основы акустики.–Киiв: Наукова думка, 2007. – 640 с.

4. Осташев В. Е.Распространение звука в движущихся средах.– М.: Наука, 1992.– 208 с.

5. Шкундин С.З., Румянцева В.А. Повышение точности измерения скорости воздушного потока акустическим анемометром // Измерительная техника.– 2001.– №1.– C. 54–57.

Код для цитирования: Скопировать