Acoustics of Moving Inhomogeneities
A hangszórás, a diffrakció és a terjedés elméletének új megközelítését mutatjuk be a mozgó inhomogenitásokat tartalmazó, enyhén összenyomható közegekben. E megközelítés fő koncepciója abban rejlik, hogy a közeg akusztikai tulajdonságait az inhomogenitások mozgásának és az általuk létrehozott közegáramlás hozzájárulásának figyelembevételével gazdagítja.
A klasszikus hullámszóráselméletben mindkét tényezőt hagyományosan figyelmen kívül hagyják. Az inhomogén közegeket általában folytonosnak mutatják be, feltételezett helyi statisztikai tulajdonságeloszlással, míg a szerkezeti sajátosságokat és a közegkomponensek mozgását figyelmen kívül hagyják, amit a rendkívül kis Mach-számok mentegetnek. Ez a közelítés azonban csak az elektromágneses hullámok szórására érvényes.
Az inhomogén mozgó közegekben történő hang- és elektromágneses hullámterjedés közötti analógia a mozgó inhomogenitású közegek akusztikájában nem működik.
A bemutatott következtetések a hangszórás problémáinak analitikus megoldásain alapulnak a Lighthill-egyenletre, amely ideális vagy viszkózus közegben mozgó testre vonatkozik, a hang hullámhossza és a test mérete közötti tetszőleges összefüggés mellett. A mozgó szórótestet körülvevő környezeti áramlás hozzájárulása a teljes hangszóráshoz legalább olyan mértékű, mint a szórótest mozgásának hozzájárulása.
Bizonyos körülmények között, például viszkózus közegben mozgó kis részecskék esetében, a részecske test hozzájárulása a szóródáshoz a környezeti áramlás hozzájárulása tekintetében biztonsággal figyelmen kívül hagyható. Ennek eredményeképpen a klasszikus Rayleigh-törvényt módosítani kell, és néhány alapvető összefüggést kell levezetni, amelyek helyettesítik azt. A kapott eredmények fontosak a mozgó inhomogén közegekben felmerülő akusztikai problémák széles körében, a légkörben vagy az óceánban történő hangszórástól a kolloid részecskeoldatokban történő hangbomlásig.
Szükségesnek mutatkozik a környezeti áramlás hozzájárulásának figyelembevétele a nagy mozgó test által okozott hangtöréshez. Ezért számos ismert diffrakciós problémát, például olyanokat, amelyeket a víz alatti akusztikai rendszerek hatékonyságának értékelésére használnak, felül kell vizsgálni. Eredményeink néhány példája: hangtörési előrejelzések légköri csapadékban, turbulens közegben és Brown-mozgásban részt vevő lebegő részecskék kolloid oldatában.
Ezenkívül néhány, eddig megmagyarázhatatlan kísérleti adat is tisztázódott az új elmélet fényében. Ugyanakkor rámutatunk az elmélet előrejelzései alapján további kísérletek elvégzésének szükségességére.