Акустический (звуковой) ветер – регулярные течения среды, возникающие в звуковом поле большой интенсивности. Звуковой ветер может возникать как и свободном неоднородном звуковом поле (рис.1), так и вблизи различного рода препятствий. Возникновение звукового поля обусловлено законом сохранения количества движения: переносимое звуковой волной количества движения, связанное с колебаниями частиц среды, при поглощении волны передается среде в другой форме, вызывая регулярное движение. Поэтому скорость звукового ветра U пропорциональна коэффициенту поглощении звука и его интенсивности, но не превосходит колебательной скорости частиц в звуковой волне V.

После включения источника звуки звуковой ветер устанавливается не сразу, а «разгоняется» постепенно До тех пор, пока торможение, обусловленное вязкостью среды, не скомпенсирует увеличение его скорости под действием звука. Звуковой ветер всегда имеет вихревой характер.

где Ma = – V/a – акустическое число Маха; а – скорость звука; k – волновое число; I – характерный масштаб течения.

Физический эффект проявляется только при облучении жидкости или газа звуковым полем определенной интенсивности I, большей некоторого порогового значения Iп: I > I_п. Звукопроводящая среда (газ, жидкость) принимает форму емкости, в которой она заключена.

Геометрической характеристикой пространства приложения воздействия (звукового поля) является поверхность звукопроводящей среды.

Результат воздействия проявляется в виде вихревого движения среды, направленного вдоль оси распространения звукового поля (рис.1).

Характеристики некоторых звуковых сред, на которых проявляется ФЭ, приведены, в таблице 1.

 

 

Звуковой ветер является помехой при измерении звуковых полей, но он находит и полезное приложение. Например, по скорости установившегося звукового ветра можно определить отношение объемного коэффициента вязкости вещества к сдвиговому.

На эффекте звукового ветра основано действие насосов некоторых типов, удобных для работы в агрессивных средах. Возникновение звукового ветра у поверхности препятствий, помещенных в звуковое поле, может увеличить процессы массо– и теплопередачи через их поверхность. Звуковой ветер является одним из факторов, обусловливающих ультразвуковую очистку. С его помощью удаляются такие загрязнения, которые слабо связаны с очищаемой поверхностью, например жировые пленки, металлическая пыль после травления и т.д.

Основным элементом конструкции ультразвуковой установки для очистки поверхностей (рис.1) является ванна.

Дном ванны служит излучающая диафрагма, колебания которой создаются преобразователем. В маломощных установках применяют пьезоэлектрические преобразователи, а в мощных — магнитострикционные.