Краткая история акустики движущихся сред

 

В науке сформировалось новое самостоятельное направление, получавшее название аэроакустики. Зародившаяся на стыке двух наук — аэродинамики и классической акустики, она связана с проблемами акустики движущейся газовой среды, с вопросами аэродинамической генерации звука, подход к которым в трудах классиков естествознания — Гельмгольца, Кирхгофа и Рэлея — был только помечен.

Развитие Акустика в 1-й половине 20 в. получило мощный импульс в связи с запросами военной техники. Задача определения положения и скорости самолёта (звуковая локация в воздухе), подводной лодки (гидролокация), определение места, времени и характера взрыва, глушение шумов самолёта - все эти проблемы требовали более глубокого изучения механизма образования и поглощения звука, распространения звуковых (в частности, ультразвуковых) волн в сложных условиях. Проблемы генерации звука стали предметом обширных исследований и в связи с развитием общей теории колебаний, охватывающей воедино механические, электрические и электромеханические колебательные процессы. В 20-х и 30-х гг. много работ было посвящено теории автоколебаний - самоподдерживающихся колебаний системы, связанной с постоянным источником энергии; большой вклад в разработку этой теории внесла советская школа физиков, возглавлявшаяся Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси [2,11].

Возросшее внимание к этим вопросам, помимо внутренней логики развития науки, обусловлено потребностью в создании необходимой научной основы решения важной для здоровья всех людей проблемы — борьбы с шумом. Беспрецедентное развитие транспорта в последние десятилетия, и в первую очередь авиации с ее мощными силовыми установками, сопровождается постоянным ростом зашумленности окружающей среды, особенно в городах и районах, прилегающих к аэропортам. Проблема снижения шума сейчас стала частью общечеловеческой программы борьбы за чистоту окружающей среды.

Разработка практических методов снижения шум» в авиации потребовала тщательного наущения аэродинамической генерации звука и распространения аэрошумов. На этом пути были достигнуты значительные успехи, которые отражены в большом числе научных публикаций. Часть результатов изложена к ряде обзоров и монографий, например: М. Е. Goldstein, «Aeroacoustics» (New York, 1976); Мунин А. Г., Кузнецов В. М., Леонтьев К. Л., «Аэродинамические источники шума» (Москва, «Машиностроение», 1981) [1].

Впервые теоретические вопросы образования звука при движении потоков жидкости были рассмотрены Дж Рэлеем (1877) Однако практичное применение. А получила позднее, после работ Л Я Гутина о шуме вращения винта (1936), Д И Блохинцева по акустике движущейся среды (1946) и M Д Лайтхилла (M J Lighthill) о шуме турбулентных струй (1952-54). Аэрошумы можно разделить на два класса: образующиеся при смешении частиц среды в потоке и при обтекании потоком твёрдых тел К первому классу можно отнести шум струи, ко второму - шум обтекания проводов (т н эоловы тона), винтов, вентиляторов и т. д.

Необходимо отметить, что Н.Н. Андреев и И.Г. Русаков, Д.И. Блохинцев разработали основы акустики движущихся сред.

 

Ученые, которые повлияли на развитие акустики движущихся сред

Блохинцев Дмитрий Иванович

 

Блохинцев Дмитрий Иванович [р. 29.12.1907 (11.1.1908), Москва], советский физик, член-корреспондент АН СССР (1958), Герой Социалистического Труда (1956). Член КПСС с 1943[3].

Д. И. Блохинцев перед и во время Великой Отечественной войны активно занимался изучением возникновения звука в потоке и распространения звука к атмосфере. Его работы в этой области принесли большую пользу при разработке комплексов для обнаружения вражеских самолетов. Теоретическую часть своей работы Д. И. Блохинцев опубликовал в 1946 г. в книге «Акустика неоднородной движущейся среды». Книга получила широкую известность у нас и за рубежом, она была переведена на английский язык.

В 1944 году построил, исходя из уравнений газогидродинамики, теорию звуковых явлений в движущихся и неоднородных средах, получив уравнения акустики самого общего вида (уравнения Блохинцева), на основе которых вывел ряд акустических законов, объяснил и рассчитал разнообразные акустические явления в движущихся и неоднородных средах (в том числе турбулентных), касающихся, с одной стороны, механизма генерирования шума, а с другой — методов и средств его приема. Сформулировал уравнения геометрической акустики.

В последние годы своей жизни Д. И. Блохинцев возвратился к проблемам аэроакустики и решил переиздать свою книгу с учетом последних достижений в области аэроакустики. К сожалению, неожиданная смерть помешала ему осуществить этот замысел. Учитывая, что книга Д. И. Блохинцева не потеряла своей актуальности и сейчас и выводы ее широко используются специалистами в практической деятельности, было решено, исправив замеченные опечатки, переиздать ее без изменения, как одну из фундаментальных работ в области аэроакустики[1].

 

Андреев Николай Николаевич

Андреев Николай Николаевич [р. 16(28).7.1880, с. Курмане Полтавской губернии], советский физик, академии АН СССР (1953; член-корреспондент 1933), создал школу советских акустиков. Окончил Базельский университет в 1909. С 1912 преподавал и вёл научную работу в Московском университете. С 1917 работал в ряде вузов и научно-исследовательских учреждений СССР (с 1940 в физическом институте, с 1954 в Акустическом институте АН СССР).

Труды относятся к физической и технической акустике и теории колебаний, к распространению звуковых волн, дал строгую теорию распределения звука в движущихся средах. Осуществил исследования по теории распространения звука вдоль поглощаемых поверхностей, теории акустических фильтров и звуковых волн конечной амплитуды. Ряд работ связан с изучением спектра затухающих колебаний, с исследованием колебаний кристаллических и анизотропных сред, вопросов реверберации звука и звукоизоляции. Под его руководством в нашей стране были начаты исследования по нелинейной акустике, по распространению звука в слоистых средах, электромеханическим активным материалам. Создал школу в области физической и технической акустики. В 1941—45 под руководством А. проводились работы, положившие начало советской гидроакустике. Автор многих научно-популярных статей и книг. Награжден 3 орденами Ленина и орденом Трудового Красного Знамени[4].