Immer wenn eine Flüssigkeit eine Vorticity ungleich Null hat, verliert sie einen Teil ihrer Energie in Form einer Schallwelle. Formal wird dieser Mechanismus durch die Lighthill-Gleichung oder ein verwandtes Modell (wie zB die Curle-Theorie) beschrieben. Aber mir fehlt es an körperlicher Intuition bei diesem Vorgang. Die Ableitung des Lighthill-Modells basiert auf Störungen des Impulsfluss-Tensors in einer stokesischen Flüssigkeit, also nichts Einfaches. Ich bin voll und ganz in der Lage, diese Ableitung mit all der Mathematik zu verstehen, aber ich kann das nicht "meiner Großmutter in Klartext erklären".
Könnte jemand so eine Erklärung liefern?
Anmerkung 1: Ich interessiere mich hauptsächlich für die Erzeugung von Rauschen in turbulenten Fluidzuständen. Tonähnliche Geräusche, die durch periodisches Auftauchen eines makroskopischen Wirbelwirbels (Strouhal's Aeolian Sound ) erzeugt werden, sind mir klar.
Anmerkung 2: Mir ist die brillante Veröffentlichung von MC Howe über die Theorie des Vortex-Sounds bekannt . Ich habe es gelesen. Aber es geht hauptsächlich um angewandte Mathematik - deshalb stelle ich diese Frage.
Gute Frage. Mein Problem ist, dass ich Ihnen keine "Mainstream-Antwort" geben kann. Der Grund dafür ist, dass angenommen wird, dass Turbulenzen in drei Raumdimensionen und in der Zeit auftreten, wenn ein anfängliches Geschwindigkeitsfeld gegeben ist, gibt es eine Vektorgeschwindigkeit und ein skalares Druckfeld, die sowohl glatt als auch global definiert sind und die Navier-Stokes-Gleichungen lösen.
Aber mit dieser Prämisse können Sie keinen Ton erzeugen, der Schwingungen benötigt. Warum sollte ein einzelnes Objekt durch innere Spannungen und Spannungen jemals anfangen zu vibrieren? Es muss einfach etwas anderes sein, da die Vibration immer eine Art Schock oder plötzliche Freigabe benötigt.
Meine Erklärung ist, dass die Turbulenz Kollision und Reibung ist, anstatt viskose Kräfte. Und diese Kollisionen können Vibrationen erzeugen, auch bekannt als Sound. Eine turbulente Strömung ist eine in Stücke geschnittene Flüssigkeit, innere Oberflächenspannungen innerhalb der Flüssigkeit.
Aber wie gesagt, das ist keine "Mainstream-Physik", die Mainstream-Physik hat das einfach noch nicht erklärt. Das zwingt mich zu einem anderen Ansatz; Wirbelrohr Die deutschsprachige Version dieses Wikis erklärt, wie wichtig der Pfeifton für die Funktionalität ist. Wird der Schall entfernt, sinken die erzeugbaren Temperaturunterschiede von 40 Kelvin auf wenige Kelvin. Dies unterstützt die Idee der Trennflächen innerhalb der Flüssigkeit. Das Pfeifgeräusch kommt von diesen Oberflächen, und wenn dieses Geräusch verschwindet, werden die Flüssigkeiten kontaktiert und die Temperatur übertragen.
Antworten; Das Rauschen wird durch die Kollisionen der getrennten Fluidkomponenten verursacht.
Ich hoffe das hilft. Sie können dies aber auch ablehnen. Unsere Gedanken oder Abstimmungen ändern nicht wirklich etwas in der Natur.
Nick P