Acustica delle disomogeneità in movimento

Titolo originale:

Acoustics of Moving Inhomogeneities

Contenuto del libro:

Viene presentato un nuovo approccio alla teoria della diffusione, diffrazione e propagazione del suono in mezzi leggermente comprimibili contenenti disomogeneità in movimento. Il concetto principale di questo approccio risiede nell'arricchimento delle proprietà acustiche dei mezzi attraverso la considerazione del moto delle disomogeneità e del contributo del flusso del mezzo da esse generato.

Entrambi i fattori sono convenzionalmente ignorati nella teoria classica della diffusione delle onde. I mezzi disomogenei sono solitamente presentati come continui, con una presunta distribuzione locale delle proprietà statistiche, mentre le specificità strutturali e il moto dei componenti del mezzo sono ignorati a causa del loro numero di Mach estremamente piccolo. Tuttavia, questa approssimazione è valida solo per la diffusione delle onde elettromagnetiche.

L'analogia tra la propagazione del suono e delle onde elettromagnetiche in mezzi mobili disomogenei fallisce nell'acustica dei mezzi con disomogeneità in movimento.

Le conclusioni presentate si basano su soluzioni analitiche di problemi di diffusione del suono per l'equazione di Lighthill relativa a un corpo in movimento in mezzi ideali o viscosi con una relazione arbitraria tra lunghezza d'onda del suono e dimensione del corpo. È stato dimostrato che il contributo del flusso ambientale intorno allo spargitore in movimento alla dispersione sonora totale è almeno paragonabile al contributo del moto del corpo dello spargitore.

In determinate condizioni, come nel caso di piccole particelle in movimento in mezzi viscosi, il contributo del corpo della particella alla diffusione nel suo complesso può essere tranquillamente ignorato rispetto al contributo del flusso ambientale. Di conseguenza, la classica legge di Rayleigh deve essere modificata e vengono derivate alcune relazioni fondamentali che la sostituiscono. I risultati ottenuti sono importanti per un'ampia gamma di problemi acustici che si presentano in mezzi disomogenei in movimento, dalla diffusione del suono nell'atmosfera o nell'oceano al decadimento del suono in soluzioni di particelle colloidali.

Si dimostra inoltre necessaria la considerazione del contributo del flusso ambientale alla diffrazione del suono da parte di un grande corpo in movimento. Per questo motivo, molti problemi di diffrazione noti, ad esempio quelli utilizzati per la valutazione dell'efficienza dei sistemi acustici subacquei, devono essere rivisti. Alcuni esempi dei nostri risultati sono: le previsioni del decadimento del suono nella precipitazione atmosferica, nei mezzi turbolenti e nella soluzione colloidale di particelle sospese coinvolte nel moto browniano.

Inoltre, alcuni dati sperimentali fino ad ora inspiegabili vengono ora chiariti alla luce di questa nuova teoria. Allo stesso tempo, mostriamo la necessità di eseguire ulteriori esperimenti basati sulle previsioni della teoria.