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Zur Schallausbreitung in flüssigkeitsgefüllten kreiszylindrischen Rohren

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The phase velocities and group velocities of fluid-filled, long cylinders are calculated. The results are used to derive the input admittances when the pipe-wall is excited by a point force. It is shown that for the velocities, as well as the admittances, the ring frequencies play an important role. Fluid loading causes a decrease of the ring frequencies which can be estimated by a simple formula. Approximate formulas for the frequency average of the admittance are also given. Experiments show that even in the absence of reflections at the pipe-ends an impulse source generates a long signal which easily can be explained by the numerous waves “screwing down” in the axial direction. In frequency bands containing a ring frequency the signals are particularly long. In the middle frequency range a good formula for the overall trend between solid body wave velocity and water wave pressure is obtained.

Zusammenfassung

Es werden die hasengeschwindigkeiten und Gruppengeschwindigkeiten von flüssigkeitsgefüllten sehr langen Rohren berechnet. Aus den so erhaltenen Größen wird auch die Eingangsadmittanz bei Anregung der Rohrwand mit einer Punktkraft ermittelt. Es wird gezeigt, daß für die Geschwindigkeiten und die Admittanzen die Ringfrequenzen eine wichtige Rolle spielen. Durch die Flüssigkeitsfüllungen werden die Ringfrequenzen erniedrigt; Formeln hierfür ebenso wie für die mittleren Eingangsadmittanzen werden angegeben. Experimente zeigen, daß auch ohne Reflexionen an den Rohrenden ein impulsförmiges Ausgangssignal in ein sehr langes Körperschall- und Wasserschallsignal übergeht. Dieser Vorgang kann durch die vielen Teilwellen, die sich in axialer Richtung um das Rohr herumschrauben, erklärt werden. In Frequenzgebieten, die eine Ringfrequenz enthalten, sind die gemessenen Signale besonders lang. Eine im mittleren Frequenzbereich gültige Formel für den Zusammenhang zwischen Körperschallschnelle und Wasserschalldruck wird angegeben.

Sommaire

On calcule les vitesses de phase et les vitesses de groupe dans des tubes cylindriques très longs et remplis de liquide. A partir de ces deux grandeurs on obtient l'admittance d'entrée relative à l'excitation de la paroi du tube par une force ponctuelle. Ces calculs montrent l'importance du rô1e joué par les fréquences annulaires, aussi bien pour les vitesses que pour les admittances. Le remplissage liquide rabaisse les fréquences annulaires. On établit des formules rendant compte de cet effet, ainsi que d'autres donnant les moyennes en fréquence de l'admittance d'entrée. Des expériences montrent qu'un signal d'excitation en forme d'impulsion brève donne naissance à un signal de très longue durée aussi bien dans la paroi du tube que dans le liquide qu'il contient, et cela même en l'absence de signal réfléchi aux extrémités du tube. Ce processus s'interprète par l'existence de nombreuses ondes partielles qui se propagent hé1icoïdalement le long du tube. C'est dans les bandes de fréquences contenant une fréquence annulaire que les signaux résultants sont particulièrement longs. On donne aussi une formule valable aux fréquences médianes et qui relie la vitesse du son dans la paroi à la pression sonore dans le liquide.
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Document Type: Research Article

Publication date: March 1, 1986

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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