Главная Коллекция "Revolution" Производство и технологии Распространение акустической волны в замкнутой структуре водопровода на границе раздела сред

Распространение акустической волны в замкнутой структуре водопровода на границе раздела сред

Разработка технологии исследования магистральных водопроводных сетей ультразвуковыми методами с целью повышения эффективности диагностики водопроводов. Исследование акустической волны, распространяющейся внутри трубы, не полностью заполненной водой.

Рубрика Производство и технологии
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 30.05.2017
Размер файла 130,0 K
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Распространение акустической волны в замкнутой структуре водопровода на границе раздела сред

В последнее время в жилищно-коммунальном хозяйстве были предприняты значительные усилия для модернизации систем водоснабжения. Надежность, пригодность, безопасность и эффективность были идентифицированы как основные параметры, описывающие работу системы водоснабжения. Надежность - вероятность, что система будет работать правильно; пригодность - вероятность, что система будет эксплуатационной; безопасность - отсутствие опасных последствий для пользователей и окружающей среды и эффективность связана с уровнем потерь. При этом возникающие экологические проблемы и требования потребителей водных ресурсов, стали существенно влиять на развитие системы водоснабжения и соответственно улучшение услуг жилищно-коммунального хозяйства. Требования потребителей основаны на стремительном развитии передовых технологий систем водоснабжения, контрольно-измерительной аппаратуры и инфокоммуникационных технологиях.

Поэтому обрели свою актуальность разработки и технологии исследования магистральных водопроводных сетей, ультразвуковыми методами с целью повышения эффективности диагностики водопроводов, а также предупреждения чрезвычайных ситуаций и мониторинга экологической обстановки. При этом под технологией понимают совокупность аппаратно-программных комплексов, а также научно обоснованных методик их формирования и использования для исследований, включающих регистрацию конфигураций и размеров форм труб, а также фактов и тенденций их изменения.

В работах [1,2,3] авторами рассмотрены распространение акустической волны, распространяющейся внутри водопроводной трубы, полностью заполненной водой. Но существуют и другие режимы водного потока внутри водопроводной трубы (полностью и не полностью заполненная водой труба; с пузырьками воздуха и воздушными пробками и т.п.), которые существенно влияют на волновые процессы внутри трубы.

Рассматриваемый случай, когда жесткая цилиндрическая труба не полностью заполнена водой, акустический излучатель находится на оболочке трубы, является достаточно сложным с точки зрения распространения волн на границе раздела сред в замкнутой структуре рис. 1. Данный случай подразумевает решение ряда задач, а именно: распространение волны на границах раздела сред труба-воздух, воздух-вода и труба-вода (поскольку неизвестно какие режимы распространения волн возникают на границе труба-вода, предполагаем, что это низкий порядок мод направленной нормальной волны (похожей на волну Лэмба) и продольный/изгибный режимы распространения волн).

акустический диагностика труба

Рис. 1 - Вид трубы не полностью заполненной водой

Оболочка цилиндрической трубы окружена с одной стороны водой, а с другой стороны воздухом. Обозначим плотность и звуковую скорость в воде и воздухе и соответственно; плотность, продольную и поперечную скорость в оболочке трубы . В рассматриваемом случае считаем, что существует непрерывность давления и смещения частиц к поверхностям оболочки трубы . Уравнение для гармонической волны распространяющейся в направлении оси в произвольной гомогенной и изотропной среде имеет вид [4]:

, , .

где и - пространственно-временной скаляр и вектор потенциала, характеризующие смещение частиц в оболочке трубы; и - скалярные потенциалы оболочки воды и воздуха.

Для рассматриваемого случая принимаем во внимание только те решения, которые являются инвариантными :

; ;

; ,

где ; ; - неизвестные постоянные коэффициенты [5];

; ; ; .

Для определения коэффициентов , зададим граничные условия:

где ; ; - коэффициенты [4].

Проведя замены в уравнении для акустического давления, когда источник акустического сигнала расположен внутри упругой цилиндрической трубы [1,2,3], получаем решения для неизвестных коэффициентов :

; ;

.

Симметричные моды: ; .

Асимметричные моды: ; .

Полученные коэффициенты позволяют определить акустическое давление в точке приёма для случая, когда водопроводная труба не полностью заполнена водой. При этом коэффициенты и , являются амплитудами асимметричной и симметричной моды акустической волны, значения коэффициентов и , определяет прямое и противоположное смещение частиц в симметричном режиме распространения акустической волны. Коэффициенты и определяют прямое и противоположное смещение частиц в асимметричном режиме распространения акустической волны.

Таким образом, можно сделать следующий вывод: отражения акустической волны на границе раздела нескольких сред будет значительно уменьшать энергию акустического давления и увеличивать многолучевое распространение.

Литература

1. Зибров, В.А., Сапронов, А.А. Использование пьезоэлектрических преобразователей для передачи информации о потребляемых водных ресурсах [Текст]// Энергосбережение и водоподготовка. Научно-технический журнал, 2009 - №3. - С. 78-81.

2. Зибров, В.А., Сапронов, А.А., Воробьев, С.В. Применение пьезоэлектрических преобразователей в системе дистанционного мониторинга потребляемых водных ресурсов в сфере жилищно-коммунального хозяйства [Текст// Электротехнические и информационные комплексы и системы. Научно-технический и теоретический журнал, 2010 - №1 - С. 17-23.

3. Сапронов, А.А., Зибров, В.А., Занина, И.А., Соколовская, О.В.. Исследование процесса передачи информации по акустическому каналу в водопроводе [Текст]// Энергосбережение и водоподготовка. Научно-технический журнал, 2012. - №4. - С.52-54.

4. Бреховских, Л.М., Годин, О.А. Акустика слоистых сред [Текст]: Монография.- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1989. - 416с.

5. Talrnant, M., «Rйtrodiffusion d'une impulsion ultrasonore brиve par une coque cylindrique а paroi mince», Ph.D. thesis, University of Paris VII, 1987

Размещено на Allbest.ru

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены