АНАЛОГИЯ В ЗАДАЧАХ О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОННЫХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ С ПОЛЯМИ РЕЗОНАТОРОВ И ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР


Образец для цитирования:

Кузнецов А. П., Кузнецов С. П. АНАЛОГИЯ В ЗАДАЧАХ О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОННЫХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ С ПОЛЯМИ РЕЗОНАТОРОВ И ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика.2016 Т. 24, вып. 2. С. 5-26. DOI: 10.18500/0869-6632-2016-24-2-5-26


Предметом данного исследования является задача о возбуждении акустических колебаний и волн в процессе взаимодействия потока жидкости с резонаторными и периодическими структурами, применительно к которой продуктивным оказывается применение разработанных в электронике и электродинамике методов и теоретического аппарата для электромагнитных колебаний и волн. Для этого уравнения гидродинамики сжимаемой жидкости приводятся к форме, аналогичной уравнениям Максвелла, и с их помощью выводятся уравнения возбуждения резонаторов и волноводов, что было сделано в предыдущей части статьи. По аналогии с теорией устройств электроники сверхвысоких частот со скрещенными полями, на основе самосогласованной теории исследовано взаимодействие вихревых потоков с периодической структурой в случае сильной собственной неустойчивости. Построена линейная теория акустического усилителя, в котором взаимодействие слабое, а течение на входе в пространство взаимодействия не возмущено. Отмечается возможность полного подавления поверхностной волны в определенных режимах функционирования такой системы. Показано, что возможна эффективная связь потока со встречной волной в структуре, и найдены условия, обеспечивающие самовозбуждение на встречной волне. Аналогия между гидродинамическими задачами и процессами в электронных приборах со скрещенными полями интересна с точки зрения возбуждения акустических колебаний вихревыми потоками и выявления перспектив применения этих феноменов. Особого внимания заслуживает самовозбуждение колебаний, обусловленное взаимодействием течения со встречной волной, подобное эффекту, реализующемуся в лампах обратной волны.

DOI: 
10.18500/0869-6632-2016-24-2-5-26
Литература

1. Кузнецов А.П., Кузнецов С.П., Трубецков Д.И. Аналогия в задачах о взаимодействии электронных и гидродинамических потоков с полями резонаторов и периодических структур. Часть 1 // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2015. Т. 23, No 5. С. 5–40.

2. Пирс Дж. Лампа с бегущей волной. М.: Сов. Радио, 1952. 230 с.

3. Вайнштейн Л.А., Солнцев В.А. Лекции по сверхвысокочастотной электронике. М.: Сов. Радио, 1973. 400 с.

4. Шевчик В.Н., Трубецков Д.И. Аналитические методы расчета в электронике СВЧ. М.: Сов. Радио, 1970. 584 с.

5. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по сверхвысокочастотной электронике для физиков. Т. 1. М.: Физматлит, 2003. 496 с.

6. Гилмор-мл А. Лампы с бегущей волной. М.: Техносфера, 2013. 616 с.

7. Трубецков Д.И., Титов А.В., Фунтов А.А. Об интерференционном усилении в электронно-волновой лампе (линейная теория) // Письма в ЖТФ. 2013. Вып. 21. С. 86–94.

8. Годин О.А., Мохов А.В. Усиление звука при резонансном взаимодействии с потоком жидкости // Акустический журнал. 1991. Т. 37, No 1. С. 58–64.

9. Андронов А.А., Фабрикант А.Л. Затухание Ландау, ветровые волны и свисток // В кн. Нелинейные волны. М.: Наука, 1979. С. 68–104.

10. Андронов А.А., Фабрикант А.Л. К теории аэродинамического самовозбуждения звука: усиление поверхностных волн // Акустический журнал. 1980. Т. 26, No 5. С. 655–662.

11. Рабинович М.И., Трубецков Д.И. Введение в теорию колебаний и волн. М.: Наука, 1984. 432 с.

12. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Физическая кинетика // Теоретическая физика. М.: Физматлит. 2001. Т.10. 536 с.

13. Кузнецов С.П. О численном моделировании усиления шума в широкополосной ЛБВ // В кн. Лекции по электронике СВЧ и радиофизике. Саратов: СГУ. 1981. Кн. 5. С. 165–176.

14. Гаврилов М.В., Трубецков Д.И. Влияние внешнего высокочастотного поля на поведение пучка в пушке Кайно. (Линейная теория с учетом виртуального катода) // В кн. Лекции по электронике СВЧ. Саратов: СГУ. 1974. Кн. 5. С. 184–192.

15. Электроника ламп с обратной волной / Ред. В.Н. Шевчик и Д.И. Трубецков. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1975. 195 с.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF): 

BibTeX

@article{Kuznetsov-IzvVUZ_AND-24-2-5,
author = {Александр Петрович Кузнецов and Сергей Петрович Кузнецов},
title = {АНАЛОГИЯ В ЗАДАЧАХ О ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОННЫХ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ С ПОЛЯМИ РЕЗОНАТОРОВ И ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУР},
year = {2016},
journal = {Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика},
volume = {24},number = {2},
url = {http://andjournal.sgu.ru/ru/articles/analogiya-v-zadachah-o-vzaimodeystvii-elektronnyh-i-gidrodinamicheskih-potokov-s-polyami-0},
address = {Саратов},
language = {russian},
doi = {10.18500/0869-6632-2016-24-2-5-26},pages = {5--26},issn = {0869-6632},
keywords = {электронный поток,гидродинамический поток,периодические структуры,усиление,условия подавления,самовозбуждение сигнала},
abstract = {Предметом данного исследования является задача о возбуждении акустических колебаний и волн в процессе взаимодействия потока жидкости с резонаторными и периодическими структурами, применительно к которой продуктивным оказывается применение разработанных в электронике и электродинамике методов и теоретического аппарата для электромагнитных колебаний и волн. Для этого уравнения гидродинамики сжимаемой жидкости приводятся к форме, аналогичной уравнениям Максвелла, и с их помощью выводятся уравнения возбуждения резонаторов и волноводов, что было сделано в предыдущей части статьи. По аналогии с теорией устройств электроники сверхвысоких частот со скрещенными полями, на основе самосогласованной теории исследовано взаимодействие вихревых потоков с периодической структурой в случае сильной собственной неустойчивости. Построена линейная теория акустического усилителя, в котором взаимодействие слабое, а течение на входе в пространство взаимодействия не возмущено. Отмечается возможность полного подавления поверхностной волны в определенных режимах функционирования такой системы. Показано, что возможна эффективная связь потока со встречной волной в структуре, и найдены условия, обеспечивающие самовозбуждение на встречной волне. Аналогия между гидродинамическими задачами и процессами в электронных приборах со скрещенными полями интересна с точки зрения возбуждения акустических колебаний вихревыми потоками и выявления перспектив применения этих феноменов. Особого внимания заслуживает самовозбуждение колебаний, обусловленное взаимодействием течения со встречной волной, подобное эффекту, реализующемуся в лампах обратной волны.   Скачать полную версию   }}