Transport energii w polu fali ultradźwiękowej

• Autorzy: Wójcik J.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podstawą opisu są równania transportu masy, pędu i energii wewnętrznej ośrodka stratnego. Do opisu procesów prowadzących do dyssypacji energii mechanicznej zastosowano operator absorpcji wiążąc go z tak zwanymi słabosygnałowymi współczynnikami absorpcji, powszechnie używanymi w akustyce do opisu zaniku energii składowej Fourierowskiego zaburzenia. Związek ten, ważny dla niniejszej pracy, jest szczegółowo dyskutowany w rozdziale IV. Wskazano na znaczenie różnicy między ciśnieniem w założonej, porównawczej (isoentropowej) przemianie ośrodka i "prawdziwym" ciśnieniem w rzeczywistym ośrodku stratnym. W rozdziale II sformułowano metodę ścisłego całkowania równania pędu. Uzyskane równanie jest uogólnieniem równania Bernoulliego na przypadek ośrodków stratnych i stanowi podstawę w pełni nieliniowego, potencjalnego opisu zaburzeń ośrodka stratnego, omawianego w rozdziale VIII. Równania potencjału akustycznego i ciągłości zostały sprowadzone do jednego nieliniowego równania falowego (z dokładnością do wyrazów rzędu trzeciego względem zaburzenia). Jednocześnie wyznaczono gęstość i prędkość dźwięku jako funkcje potencjału. Podano znane w literaturze przybliżenia otrzymanego równania. W rozdziale III przedstawiono, otrzymane na bazie równań transportu, równania zachowania energii całkowitej (w opisie potencjalnym) i energii dźwięku. Podano, nieznane w literaturze, wyprowadzenie na bazie równania propagacji, równania zachowania energii dźwięku. W rozdziale IV omówiono własności operatora absorpcji i współczynnika absorpcji. Pokazano, że słabosygnałowy współczynnik absorpcji jest wartością własną operatora absorpcji. Wynika stąd ważny wniosek, że operator absorpcji może być zrekonstuowany na podstawie pomiaru. Przykład takiej rekonstrukcji we wspólrzędnych przestrzennych dla ośrodka o absorpcji charakterystycznej dla tkanek miękkich i pewnych substancji biologicznych podano w dodatku A. Podstawowe znaczenie dla tej i następnych części pracy ma analiza równania dyspersyjnego (opis zlinearyzowany) i kwazidyspersyjnego (nieliniowy opis zaburzeń). Najważniejszy wynik tej pracy dotyczący zjawiska absorpcji energii dźwięku przedstawiono w rozdziale V. W rozdziale VI przeprowadzono faktoryzację otrzymanych równań w bazie funkcji Fouriera. Dodatkowo określono w ramach potencjalnego opisu ośrodka stratnego tak zwane "przybliżenie akustyczne". Zwrócono uwagę na dodatkowe zjawiska, które mogą być opisane (w pewnym zakresie) przez w pełni nieliniowy opis potencjalny.

Słowa kluczowe

PL

akustyka

EN

acoustics

• Wydawca: Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN
• Rocznik: 1999
• Tom: nr 2
• Strony: 3--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Wójcik J.

• Zakład Ultradźwięków

Bibliografia

• [1] L. D. ROZENBERG, Moszcznyje ultrazwukowyje polja, Moskwa 1968
• [2] S. MAKAROV, M.OCHMAN, Nonlinear and thermoviscous phenomena in acoustics, Part 1, ACUSTICA,Vol,82,1996
• [3] J. F. CLARKE, M.McCHESNE, The dynamices of real gases, LONDON, BUTTERWORTHS, 1964 ( Moskwa 1967)
• [4] L. K. ZAREMBO, W. A .KRASILNIKOW, Wwiedienije w nieliniejnuju akustiku, , Moskwa, 1966
• [5] N. E. KOCZIN, I. A. KIBEL, N. W. ROZE, Teoreticzieskaja gidromiechanika, O.G.I.Z., Leningrad, Moskwa, 1948 (rozdzial IV)
• [6] S. I. AANONSEN, T. BARKVE, J. N. TJØTTA, S. TJØTTA, Distortion and harmonic generation in the near field of a finite amplitude sound beam, J Acoust Soc Am ,75,749- 768,1984
• [7] W. N. KUZNIETZOV, Urawnienija nieliniejnoj akustiki, Akusticzieskij Zurnal, tom XVI, 1977
• [8] E. A. ZABOLOTSKAYA, R. V. KHOKHLOV, Qasi-plane waves in nonlinear acoustics of bounded beams, Sov.Phys Acoust ,15,35-40,(1969)
• [9] L.D. LANDAU, E. M. LIFSHITZ, Fluid Mechanics, Pergamon,Oxford, 1963
• [10] S. ZAHORSKJ, Mechanika przeptywow cieczy lepkospr?2ystych, PWN, Warszawa 1978
• [11] G. A. KORN, T. M. KORN, Mathematical handbook for scientists and engineers, Mc-Graw-Hill, New York, 1961
• [12] H. BREMERMAN, Distributions, complex variables and Fourier transforms, Addison-Wesley, Reading,MA, (rozdz 9)
• [13] A. H. ZEMEN1AN, Generalized integral transformations, Wiley, New York, 1968
• [14] F. W., BYRON, R. W. FULLER, Mathematics of classical and quantum physics, Addison- Wesley, Reading, MA
• [15] L. D. LANDAU, E. M. LIFSH1TZ, Quantum mechanics nonrelativistics theory, Nauka, Moskwa, 1974
• [16] J. WÓJCIK, Conservation of energy and absorption in acoustic fields for linear and nonlinear propagation, J Acoust Soc Am 104(5), November 1998, pp 2654-2663
• [17] P. J. WESTERVELT, Self-scattering of high intensity sound, in Proceedings of the 3rd International Congress on Acoustics, Stuttgart, 1959 (Elsevier, Amsterdam 1961), Vol I pp 316-321
• [18] L. FILIPCZYŃSKI, T. KUJAWSKA, R. TYMKIEWICZ, J. WÓJCIK, Nonlinear and linear propagation of diagnostic ultrasound pulses, Ultrasound in Med & Biol Vol 25,No 2, 1999, Elsevier USA
• [19] J. WÓJCIK, L. FILIPCZYŃSKI, T. KUJAWSKA, Temperature elevations computed for three-layer and four-layer obstetrical tissue model in nonlinear and linear ultrasonic propagation cases, Ultrasound in Med & Biol Vol 25,No.2, 1999, Elsevier USA
• [20] L. FILIPCZYŃSKI, M. PIECHOCKI, “Estimation of the temperature increase in the focus of lithotriptor for the case of high-rate administration”, Ultrasound in Med & Biol Vol 16, pp 149-156 1990, Elsevier USA
• [21] J. N. TJOTTA,S. T. JOTTA," Finite amplitude ultrasound beams”, IEEE Ultrasonic Symposium, pp 709-714,(1994)
• [22] W. L NYBORG, "Heat generation by ultrasound in a relaxing medium”, J Acoust Soc Am 70 pp 310-312, (1981)
• [23] R. T. BEYER, "Nonlinear acoustics in fluids",pp 23, Copyright 1984 by Van Nostrand Reinhold Company Inc