SU940244A1 - Device for exciting acoustic oscillations - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к акустике а именно к устройствам дл  возбуждени  звуковых колебаний, и может быт использовано в тех област х народно хоз йства, где возникает необходимость в применении регулируемых интенсивных звуковых колебаний. Известен струйный генератор пульсирующего давлени ,состо щий из рабочей камеры, св занной с источником сжатого газа, и устройства прерывани  потока, выполненного в виде кинематически св занных пластин, закры вающих впускное отверстие в рабочую камеру, и клапана, закрывающего выпускное отверстие из камеры l . Недостатком известного устройства  вл етс  ограниченность амплитудночастотных параметров звуковых колебаний , определ ема  прерывателем потока , ограничивающим эти параметры, а также низка  интенсивность колебаний . Известно также устройство дл  возбуждени  звуковых колебаний, содержащее соединенные соосно между собой трубу и сверхзвуковое сопло, св занное с источником сжатого газа 2}. Недостаток данного устройства заключаетс  в сложности возбуждени  и регулировани  звуковых колебаний высокой интенсивности. Цель изобретени  - расширение диапазона изменени  параметров звуковых колебаний. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее соосно и герметично соединенные между собой трубу и. сопло Лавал , св занное с источником сжатого газа, введена диафрагма , закрепленна  на свободном конце трубы с центральным отверстием диамеТр которого больше диаметра критического сечени  сопла Лавал  и меньше диаметра ег,о выходного сечени , а диаметр трубы больше диаметра выходного сечени  сопла Лавал , причем труба имеет возможность перемещени  вместе с диафрагмой относитель но среза сопла Лавал . На фиг. 1 показана схема устройства дл  возбуждени  звуковых колеба НИИ; на фиг. 2 - схема течени  газа в объеме трубы в режиме срезани  пограничного сло  струи; на фиг, 3 в режиме истечени  газа из объема трубы. Устройство дл  возбуждени  звуковых колебаний состоит из сопла Лавал  1, св занного газоходом 2 с источ ником сжатого газа. Сопло 1 соосно и герметично установлено в одном кон це трубы 3, а на противоположном ее конце закреплена диафрагма k с центральным отверстием 5, диаметр которого больше диаметра критического сечени  сопла Лавал  1 и меньше диаметра его выходного сечени . Дл  герметизации засопловой области w на сопловом блоке 6 в канавке установлены уплотн ющие кольца 7- Сопло установлено в трубе 3 с возможностью относительного продольного перемещени  дл  регулировани  удалени  его среза от диафрагмы. Устройство работает следующим образом . При подаче сжатого газа в соплово блок 6 по газоходу 2 из сопла Лавал  1 истекает сверхзвукова  стру . Часть пограничного сло  струи натекает на диафрагму k и срезаетс  кром кой отверсти  5- На диафрагме газ разворачиваетс , течет в сторону сре за сопла Лавал  1 и наполн ет полост трубы 3- Давление газа в полости тру бы 3 начинает повышатьс , степень не где Ра расчетности струи п давление на срезе сопла, Р - давление в засопловой области w,  вл ющее с  наружным давлением дл  ст|3уи, истекающей в трубу, уменьшаетс  за счет возрастани  Рц, С уменьшением степени нерасчетности струи увеличиваетс  угол раскрыти  пограничного сло  струи. Увеличение угла раскрыти пограничного сло  приводит к увеличению срезаемой диафрагмой 4 массы газа. Стру  отрываетс  от стенки соп ла 1 из-за повышенного давлени  в за сопловой области W, а так как давление в полости трубы.3 продолжает рас- 55 The invention relates to acoustics, namely, devices for exciting sound vibrations, and can be used in those areas of the people where the need arises to use controlled intensive sound vibrations. A pulsating pressure jet generator is known, consisting of a working chamber connected to a source of compressed gas, and a device for interrupting a flow, made in the form of kinematically connected plates closing an inlet to the working chamber, and a valve closing the outlet from chamber l. A disadvantage of the known device is the limited amplitude-frequency parameters of sound waves, determined by the flow interrupter, which limits these parameters, as well as the low vibration intensity. It is also known a device for exciting sound vibrations, comprising a tube connected coaxially with each other and a supersonic nozzle associated with a source of compressed gas 2}. The disadvantage of this device lies in the difficulty of exciting and controlling high intensity sound waves. The purpose of the invention is to expand the range of variation of sound vibration parameters. The goal is achieved by the fact that in a device containing a pipe and an axially and hermetically interconnected pipe. A Laval nozzle connected to a source of compressed gas is inserted a diaphragm fixed at the free end of the pipe with a central hole whose diameter is larger than the diameter of the critical section of the Laval nozzle and smaller than the diameter er, about the output section, and the diameter of the pipe is greater than the diameter of the output section of the Laval nozzle, and the pipe It has the ability to move with the diaphragm relative to the cutting edge of the Laval nozzle. FIG. 1 shows a diagram of a device for exciting sound oscillations of a scientific research institute; in fig. 2 shows the gas flow pattern in the pipe volume in the regime of cutting the boundary layer of the jet; Fig. 3 is in a gas outflow mode from a pipe volume. The device for exciting sound vibrations consists of a Laval nozzle 1, connected by a duct 2 to a source of compressed gas. The nozzle 1 is coaxially and hermetically mounted at one end of the pipe 3, and at its opposite end is fixed a diaphragm k with a central hole 5, the diameter of which is larger than the diameter of the critical section of the Laval nozzle 1 and smaller than the diameter of its output section. To seal the wedge area w on the nozzle block 6, sealing rings 7 are installed in the groove. The nozzle is installed in the pipe 3 with the possibility of relative longitudinal movement to control the removal of its cut from the diaphragm. The device works as follows. When supplying compressed gas to the nozzle unit 6 through the duct 2 from the nozzle Laval 1 expires supersonic jet. A part of the boundary layer of the jet flows onto the diaphragm k and is cut off by the edge of the hole 5- At the diaphragm, the gas turns around, flows toward the side of the Laval nozzles 1 and fills the cavity of the tube 3- The gas pressure in the cavity of the tube 3 begins to increase, the degree is not where Pa is calculated The jets давление pressure at the nozzle section, P, the pressure in the backwash area w, which is with the external pressure for str. flowing into the pipe, decreases due to the increase in Pc. With a decrease in the degree of non-designation of the jet, the opening angle of the jet layer increases. An increase in the opening angle of the boundary layer leads to an increase in the mass of gas cut off by the diaphragm 4. The jet is detached from the wall of the nozzle 1 due to the increased pressure in the nozzle area W, and since the pressure in the cavity of the pipe 3 continues to expand.

ти, сечение отрыва струи от стенки сопла 1 перемещаетс  вверх по потоку ближе к критическому сечению сопла.Typically, the jet separation section from the wall of the nozzle 1 moves upstream closer to the critical section of the nozzle.

Claims (1)

свободного конца трубы закреплена диафрагма с центральным отверстием, диаметр которого больше диаметра криИ хот  угол раскрыти  струи увеличиваетс , уменьшаетс  абсолютный размер струи, ее диаметр в сечении диафрагмы k, т.е. диаметр струи с пограничным слоем становитс  равным диаметру отверсти  в диафрагме. Происходит раскупорка трубы 3 с образованием удерной волны в окружающем пространстве. Описанна  выше особенность пограничного сло  струи, выполн ющей роль положительной обратной св зи, начинает играть роль отрицательной. С раскупоркой полости трубы 3 начинаетс  истечение газа,и давление в ней падает, что приводит к уменьшению угла раскрыти  пограничного сло  струи, перемещению сечени  отрыва струи к срезу сопла Лавал  1, увеличению абсолютного диаметра струи в сечении диафрагмы и запиранию пограничным слоем струи отверсти  в диафрагме 4. Начинаетс  наполнение полости трубы 3 газом. Устройство дл  возбуждени  звуковых колебаний работает в автоколебательном режиме. Изменение полного давлени  газа перед соплом приводит к увеличению амплитуды колебаний давлени  на диафрагме , т.е. давлению раскупорки трубы и уровню звукового давлени  в окружающем пространстве. В то же врем  частота колебаний измен етс  не так существенно. С помощью привода, вызывающего перемещение диафрагмы относительно среза сопла Лавал  1 ,производитс  управление частотными параметрами звуковых колебаний. Благодар  особенност м выполнени  предлагаемое устройство обеспечивает устойчивое возбуждение колебаний в окружающем пространстве, а также значительное повышение уровн  звукового давлени , так как существенно возрастает давление раскупорки трубы. Формула изобретени  Устройство дл  возбуждени  звуковых колебаний, содержащее соосно и герметично соединенные между собой трубу и сопло Лавал , св занное с источником сжатого газа, отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона изменени  параметров звуковых колебаний, на торцеthe free end of the pipe is fixed a diaphragm with a central hole, the diameter of which is larger than the diameter of the jet, although the jet opening angle increases, the absolute size of the jet decreases, its diameter in the cross section of the diaphragm k, i.e. the diameter of the jet with the boundary layer becomes equal to the diameter of the hole in the diaphragm. There is a decomposition of the pipe 3 with the formation of a large wave in the surrounding space. The above-described feature of the boundary layer of the jet, which plays the role of positive feedback, begins to play the role of a negative one. With the expansion of the cavity of the pipe 3, gas outflow begins, and the pressure in it drops, resulting in a decrease in the angle of opening of the jet boundary layer, movement of the jet separation section to the shear of the Laval nozzle 1, an increase in the absolute diameter of the jet in the cross section of the diaphragm, and locking the jet hole in the aperture with the boundary layer 4. The filling of the cavity of the pipe 3 with gas begins. A device for exciting sound vibrations operates in self-oscillatory mode. A change in the total gas pressure before the nozzle leads to an increase in the amplitude of pressure oscillations on the diaphragm, i.e. the pressure of the expansion pipe and the sound pressure level in the surrounding space. At the same time, the oscillation frequency does not change as much. Using an actuator that causes the movement of the diaphragm relative to the cut-off of the Laval nozzle 1, the frequency parameters of the sound vibrations are controlled. Due to its specific features, the proposed device provides a steady excitation of oscillations in the surrounding space, as well as a significant increase in the sound pressure level, since the pressure of pipe expansion is significantly increased. Apparatus of the Invention A device for exciting sound vibrations, comprising a tube and a Laval nozzle coaxially and hermetically interconnected, connected with a source of compressed gas, characterized in that, in order to expand the range of variation of sound vibration parameters, at the end