Определение динамических характеристик гранулированных сред. . .
и Баренцева морей:
Dw
/
2
p
, Гц
· · · · · · · · · · · · · · · · · ·
−
35
,
5 59
,
3
−
15
,
7
−
75
,
0
r
2
, г/см
3
· · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
1
,
91
1
,
50
2
,
20
1
,
56
2
, м/с
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·
1 495 1 390 1 720 1 280
Подобный сдвиг частот (несколько десятков герц) легко обнаружи-
вается и регистрируется, что убедительно свидетельствует о возмож-
ности определения скорости звука в гранулированной среде, пропи-
танной жидкостью, описанным выше способом.
Выводы.
Построена механическая модель гранулированных сред,
пропитанных несжимаемой жидкостью. Поставлена задача определе-
ния ее динамических характеристик: плотности и упругости. На осно-
ве адекватной математической модели аналитически вычислены соб-
ственные частоты главной и более высоких мод гидроупругой систе-
мы и найдены их сдвиги по отношению к частотам невозмущенной
системы (без наличия среды).
Резонансные кривые и сдвиги частот, определяемые высокоточ-
ными экспериментальными измерениями, позволяют найти динами-
ческую плотность и скорость звука (упругость) среды с относительно
малой погрешностью. В качестве гидроакустических установок ис-
пользовали резонаторы на основе прямоугольных сосудов с акустиче-
ски мягкими стенками и дном. Сосуды заполнены несжимаемой жид-
костью с открытой поверхностью (водой, керосином, нефтью и т. д.)
и содержат образцы исследуемых гранулированных сред. Результа-
ты имеют важное научное и прикладное значение для гидроакустики
гранулированных сред, пропитанных жидкостью, наглядно демонст-
рируют зависимость характеристик неоднородных сред от частот воз-
действия и подтверждают пригодность модели акустически мягкого
резонатора на основе прямоугольного сосуда.
Дальнейшие исследования могут быть направлены на определение
диссипативных свойств сред, как, например, в работе [2] на экспери-
ментальных установках в виде гидроакустических труб.
Отметим, что резонансным методом также можно исследовать эф-
фективные характеристики эмульсий, если их разместить на дне со-
суда или на поверхности жидкости (см. выше тестовый эксперимент,
в котором на свободной поверхности помещался керосин).
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда
фундаментальных исследований (проекты 11-01-00247-а,11-01-00472-а,
12-01-00020-а, 12-01-00789-а, 13-01-00384-а), а также гранта Пре-
зидента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ
(проект НШ–369.2012.1).
11
