Рыбопромысловая гидроакустика. Карлик Я.С - 37 стр.

дополнительные внутренние силы сопротивления, характеризующиеся
объемной вязкостью, на преодоление которой необратимо уходит еще од-
на часть энергии волны. Коэффициент объемной вязкости μ имеет одина-
ковую размерность, по величине он того же порядка, что и коэффициент
сдвиговой вязкости γ. Если учитывать и сдвиговую, и объемную вязкость,
то в формуле (2.47) вместо сдвиговой вязкости следует взять некоторую
линейную комбинацию из коэффициентов сдвиговой и объемной вязко-
стей. С учетом объемной вязкости классическая теория дает [19]:
                                 w2 ⎛ 4        ⎞
                             δ=     3⎜
                                         γ + μ ⎟.                  (2.48)
                                2 ρc ⎝ 3       ⎠
     Для морской воды μ/γ = 2,81, т.е. объемная вязкость дает почти в три
раза больший вклад в затухание, чем сдвиговая.
     Процесс распространения звука является не вполне адиабатическим,
что не учитывалось ранее. В звуковой волне происходит частичный необ-
ратимый перенос тепла из мест сжатий (более нагретых) в места разреже-
ний (менее нагретых). Переданная через теплопроводность энергия для
звуковой волны является потерянной (поглощенной), поэтому по мере
распространения волна будет затухать и из-за теплопроводности среды.
     С учетом вышесказанного выражение для коэффициента поглощения
принимает следующий вид [19]:

                       w2 ⎡ 4             ⎛ 1    1 ⎞⎤
                   δ=       ⎢   γ + μ + ξ ⎜
                                          ⎜С  −     ⎟⎟⎥ ,          (2.49)
                      2 ρc3 ⎣ 3           ⎝ V   C P ⎠⎦


где ξ – коэффициент теплопроводности;
     CV, CP – теплоемкости при постоянном объеме и давлении соответст-
венно.
     Для воды ξ = 0,5, а CP/CV ≈ 1,001, поэтому вклад теплопроводности
даже по сравнению с вязкостью в затухание звука в воде очень мал.
     Анализ выражения (2.49) показывает, что коэффициент поглоще-
ния, согласно классической теории затухания, пропорционален коэффи-
циентам вязкости, теплопроводности и, что очень важно, квадрату час-
тоты. Это означает, что чем выше частота волны, тем сильнее она будет
поглощаться.
     Более поздние исследования показали, что формулой (2.49) удовле-
творительно описывается затухание звука в воздухе, дистиллированной
воде и в других "чистых" жидкостях, но для морской воды она не дает ни
качественного, ни количественного совпадения с экспериментальными
значениями коэффициента поглощения. Дело в том, что при распростра-
нении звуковой волны в среде возбуждаются как внешние, так и внутрен-
ние степени свободы молекул. При этом нарушается равновесное распре-
деление энергии между различными степенями свободы молекул. Но при-

                                     37