Tóm tắt
Lý thuyết phát sinh âm thanh do động lực học, mà các nguyên tắc cơ bản của nó đã được Lighthill trình bày trong [1, 2], được sử dụng chủ yếu trong việc nghiên cứu tiếng ồn từ dòng chảy. Theo lý thuyết này, quá trình tạo ra âm thanh bởi hỗn loạn tự do có thể giảm về cơ chế bức xạ tứ cực và cường độ âm thanh (không tính đến các hiệu ứng khúc xạ và đối lưu) phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy theo lũy thừa thứ tám. Trong những năm gần đây, lý thuyết Lighthill đã nhận được sự phát triển mạnh mẽ trên nhiều hướng khác nhau. Đặc biệt, một số bài báo, chẳng hạn như [3–7], trong đó bức xạ âm thanh bởi dòng chảy tự do được trình bày như là sự chồng chéo giữa “tiếng ồn cắt” và “tiếng ồn nội tại” của các xung động hỗn loạn, được dành cho các vấn đề được xem xét ở đây liên quan đến ảnh hưởng của độ cắt vận tốc trung bình. Một kết luận đã được đưa ra trong các tài liệu này dựa trên lý thuyết Lighthill về độ lớn tương đương giữa tiếng ồn nội tại và tiếng ồn cắt. Đồng thời, kết quả của một số thí nghiệm [8, 9] trên tiếng ồn của các vòi phun siêu âm cho thấy rằng cường độ tiếng ồn ở các vận tốc siêu âm thấp tỷ lệ với lũy thừa thứ sáu của vận tốc dòng chảy. Một sự phụ thuộc của cường độ tiếng ồn vào lũy thừa thứ sáu của vận tốc đã được thu được thông qua các phương pháp tính toán trong [10, 11] mà không dựa vào mô hình Lighthill cho giải pháp. Cường độ tiếng ồn của vòi phun siêu âm đối với chỉ thành phần cắt của bức xạ đã được tính toán trong [10] dựa trên giải pháp tổng quát của phương trình sóng, và đã được làm rõ rằng đối với các số Mach thấp Maxa [M≤0.5], định luật lũy thừa thứ sáu là đúng. Định luật tương tự cũng đã được thu được trong [11] cho trường âm thanh do các cặp quận chuyển động tạo ra bằng cách sử dụng phương pháp mở rộng tiệm cận phù hợp. Một nỗ lực để giải thích định luật lũy thừa thứ sáu cho cường độ tiếng ồn của các dòng chảy hỗn loạn tự do bắt đầu từ sơ đồ bức xạ tứ cực đã được thực hiện trong [6], trong đó giả định rằng các giao động vận tốc phụ thuộc vào vận tốc dòng chảy ở lũy thừa 3/4 thay vì lũy thừa đầu tiên. Sử dụng lập luận này là không đầy đủ vì phân tích kích thước trực tiếp của giải pháp Lighthill dẫn đến định luật lũy thừa 7.5 cho tiếng ồn cắt và định luật lũy thừa thứ bảy cho tiếng ồn nội tại của các xung động hỗn loạn. Bài báo này dành để phân tích sự khác biệt giữa tính chất tứ cực của bức xạ âm thanh theo lý thuyết Lighthill và sự phụ thuộc lũy thừa thứ sáu của cường độ âm thanh vào vận tốc dòng chảy được thu được từ các tính toán đã đề cập [10, 11] và một số thí nghiệm.
