Излучение звука решеткой, образованной соосными цилиндрическими пьезокерамическими оболочками с торцевыми экранами. Часть II. Анализ численных результатов: ближнее поле и излучаемая мощность

Abstract

Исследованы акустические свойства решетки, состоящей из соосных пьезокерамических оболочек и торцевых экранов в виде акустически мягких усеченных сферических конусов. Показано, что при возбуждении всех оболочек одинаковым электрическим напряжением наблюдаются существенные отличия в колебательных скоростях оболочек и излучаемых ими мощностях, что обусловлено взаимодействием по акустическому полю. Эти отличия особенно значительны в области частот, близких к собственным частотам пульсирующих колебаний оболочек. Установлено, что на определенных частотах некоторые оболочки могут переходить из режима излучения энергии в режим поглощения ее из окружающей среды. Показано, что в случаях, когда внутренний объем решетки полностью заполнен жидкой средой, на относительно низких частотах возникает резонанс этого объема, обуславливающий существенное (больше, чем на порядок) повышение мощности, излучаемой решеткой. Выявлено, что управление суммарной энергетической эффективностью решетки в низкочастотной области легко реализуется путем варьирования количества оболочек в решетке.

Досліджено акустичні властивості граток, що складаються зі співвісних п'єзокерамічних оболонок і торцевих екранів у вигляді акустично м'яких зрізаних сферичних конусів. Показано, що при збудженні всіх оболонок однаковою електричною напругою спостерігаються істотні відмінності в коливальних швидкостях оболонок і випромінюваних ними потужностях, що обумовлено взаємодією через акустичне поле. Ці відмінності є особливо значними в області частот, близьких до власних частот пульсуючих коливань оболонок. Встановлено, що на певних частотах деякі оболонки можуть переходити з режиму випромінювання енергії в режим поглинання її з навколишнього середовища. Показано, що у випадках, коли внутрішній об'єм грат цілком заповнений рідким середовищем, на відносно низьких частотах виникає резонанс цього об'єму, який зумовлює істотне (більше, ніж на порядок) підвищення потужності, випромінюваної граткою. Виявлено, що керування сумарною енергетичною ефективністю гратки в низькочастотній області легко реалізується шляхом варіювання кількості оболонок у гратці.

Acoustic properties of the grating, consisting of coaxial piezoceramic shells with the end screens in form of the soft truncated spherical cones, are investigated. It is shown, that under the identical electric excitation of all the shells the essential distinctions in shells' vibrational velocities and powers radiated by them are observed, that is conditioned by interaction through the acoustic field. Mentioned distinctions are especially considerable in the frequency domain near the eigenfrequencies of shells' pulsations. It is established that on definite frequencies some shells can shift from the energy radiation mode to its absorption from the surrounding medium. It is shown that in the cases, when the inside grating's volume is filled by a liquid, the resonance of this volume arises at relatively low frequencies. This resonance conditions an essential (more, than on order) rise of power radiated by the grating. It is shown that one can easily control the total power efficiency of the grating in low-frequency domain, varying the number of shells in grating.