Обычные «звуковые» волны | Волны Градиента Давления |
Звуковые волны возникают в упругой среде всегда, когда существует источник звука, создающий флуктуации плотности. | Для создания Волн Градиента Давления необходимы три условия:
• Среда должна быть сжимаемой (газ);
• Внутри области пространства или объема, заполненного газом, должен существовать градиент давления;
• Должны существовать стартовые флуктуации плотности. Это могут быть турбулентные или звуковые флуктуации. |
Характеристики звуковых волн (частота, амплитуда) определяются источником звука.
Вся энергия, которую переносят звуковые волны получена только от источника звука. | Волны Градиента Давления создают внешние силы, которые создают градиент давления в газе. |
Звуковые волны удаляются от источника звука. В случае точечного источника в однородном неограниченном пространстве, поверхность фронта звуковой волны это расширяющаяся сфера (полный телесный угол). | Волна Градиента Давления распространяется вдоль вектора градиента давления. |
Если источник звука пульсирует или совершает периодические колебательные движения, то давление в точке пространства изменяется периодически, а молекулы газа совершают колебательное движение. | В Волнах Градиента Давления колебание молекул отсутствует. Давление в точке пространства может изменяется периодически, если ВГД создается звуком, или не периодически, если ВГД создается турбулентностью. |
В звуковых волнах зоны сжатия и разрежения чередуются и перемещаются вместе в одном направлении, удаляясь от источника звука. | Волны сжатия в ВГД распространяются в сторону увеличения давления,
а волны разрежения — в противоположном направлении — в сторону уменьшения давления. |
Процесс распространения звуковых волн в газах изоэнтропийный. | Процесс распространения Волн Градиента Давления адиабатный (без подвода и отвода теплоты), но не изоэнтропийный. Силовое поле, создающее градиент давления, совершает работу. Оно сжимает и расширяет области флуктуации плотности. |
Энергия звуковых волн в газах включает две компоненты: Компоненту потенциальной энергии, которая обусловлена величиной относительной упругой деформации, и компоненту кинетической энергии колебательного движения. Адиабатическое сжатие и разрежение обязательно изменяют температуру газа в зонах волнового возмущения. Но поскольку в звуковых волнах эти зоны чередуются, суммарный эффект равен нулю. | В энергии ВГД отсутствует составляющая, обусловленная кинетической энергией колебательного движения молекул. Энергия ВГД включает энергию стартового «звукового» возмущения, и энергию, эквивалентную работе силы, создающей градиент давления, которая поджимает или расширяет волновую область. |
В ограниченном пространстве звуковые волны отражаются от стенок. | В ограниченном пространстве волны сжатия и разрежения ВГД отражаются от стенок и сразу же гасятся следующим фронтом в результате интерференции. Эффект эквивалентен поглощению ВГД стенками, при этом вся энергия, включая потенциальную часть, передаётся стенке в виде тепла или холода. Если функция градиента давления имеет экстремум (например, центр вращения), то ВГД поглощается и отдаёт свою энергию в этом месте. |
Звуковые волны переносят энергию, выделяемую источником звука. Их поглощение практически не изменяет термодинамические характеристики системы. | Волны Градиента Давления забирают энергию по всему пространству и переносят ее в сторону увеличения давления. В ограниченном пространстве это выражается в охлаждении зоны низкого давления и в нагревании стенки, расположенной в зоне высокого давления. |
