Siempre que un fluido tiene una vorticidad distinta de cero, pierde parte de su energía en forma de onda de sonido. Este mecanismo se describe formalmente mediante la ecuación de Lighthill o algún modelo relacionado (como, por ejemplo, la teoría de Curle). Pero tengo una falta de intuición física en este proceso. La derivación del modelo de Lighthill se basa en las perturbaciones del tensor de flujo de cantidad de movimiento en un fluido stokesiano, por lo que no es nada sencillo. Soy completamente capaz de entender esta derivación con todas las matemáticas, pero no puedo "explicarle eso a mi abuela en un lenguaje sencillo".
¿Alguien podría dar ese tipo de explicación?
Nota 1: Estoy principalmente interesado en generar ruido en estados de fluidos turbulentos. Los sonidos similares a tonos generados por la aparición periódica de remolinos de vórtice macroscópico ( sonido eólico de Strouhal ) son claros para mí.
Nota 2: Estoy al tanto de la brillante publicación de MC Howe sobre la teoría del sonido Vortex . lo he leído Pero se trata principalmente de matemáticas aplicadas, por eso hago esta pregunta.
Buena pregunta. Mi problema es que no puedo darte una "respuesta convencional". La razón es que se considera que la turbulencia ocurre en tres dimensiones del espacio y el tiempo, dado un campo de velocidad inicial, existe un vector de velocidad y un campo de presión escalar, que son suaves y definidos globalmente, que resuelven las ecuaciones de Navier-Stokes.
Pero con estas premisas no puedes producir sonido, que necesita vibración. ¿Por qué un solo objeto comenzaría a vibrar a través de tensiones y tensiones internas? Simplemente debe haber algo más, ya que la vibración siempre necesita algún tipo de choque o liberación repentina.
Mi explicación es que la turbulencia es colisión y fricción, en lugar de fuerzas viscosas. Y estas colisiones pueden producir vibraciones, también conocidas como sonido. Un flujo turbulento es un fluido cortado en pedazos, tensiones superficiales internas dentro del fluido.
Pero como se dijo, esto no es "física convencional", la física convencional aún no ha explicado esto. Esto me obliga a hacer otro enfoque; Tubo de vórtice La versión en alemán de este wiki explica cómo el silbido es crucial para la funcionalidad. Si se elimina el sonido, las diferencias de temperatura que se pueden producir descienden de 40 Kelvin a unos pocos Kelvin. Esto apoya la idea de las superficies de separación dentro del fluido. El silbido proviene de estas superficies, y cuando este sonido desaparece, los fluidos entran en contacto y la temperatura se transfiere.
Respuesta; El ruido es causado por las colisiones de los componentes del fluido separados.
Espero que esto ayude. Pero también siéntete libre de rechazar esto. Nuestros pensamientos o votos realmente no cambian nada en la naturaleza.
nick p