Почему стоячая звуковая волна выталкивает газ из трубы?

[pi991]

Смотрю на этот эксперимент: https://www.youtube.com/watch?v=pWekXMZ ... tu.be&t=40

В трубе с пропаном - стоячая звуковая волна. В местах где амплитуда водны выше происходит горение, а в местах где давление неизменно - нет горения.
Вопрос: почему это происходит?
Когда я видел этот эксперимент лично, люди проводившие его объясняли что в местах где амплитуда звука выше газ выталкивается давлением.
Но это объяснение я считаю неадекватным, потому что давление там в среднем неизменно, но есть синусоидальная добавка которая приводит к тому что давление половину периода ниже, а половину - выше.
Как генерируется постоянная компонента давления которое выталкивает газ в среднем в одну сторону?

[nds]

А почему не подходит объяснение википедии о трубе Рубенса?

Отрезок трубы, перфорированный по всей длине. Один конец подключается к маленькому динамику, а второй — к источнику горючего газа (баллону с пропаном). Труба заполнена горючим газом, так что просачивающийся через отверстия газ горит. Если используется постоянная частота, то в пределах трубы может сформироваться стоячая волна. Когда динамик включен, в трубе формируются области повышенного и пониженного давления. Там, где благодаря звуковым волнам находится область повышенного давления, через отверстия просачивается больше газа и высота пламени больше. Благодаря этому можно измерить длину волны просто измеряя рулеткой расстояние между пиками.

Постоянная компонента генерируется баллоном с газом.

[pi991]

nds в сообщении #1310609 писал(а):

А почему не подходит объяснение википедии о трубе Рубенса?

в трубе формируются области повышенного и пониженного давления

Это объяснение ошибочно. Среднее давление в трубе везде одинаково. Это сказано в английской статье.

[DimaM]

pi991
В районе пучностей на полупериоде повышенного давления газ выходит наружу и сгорает.
А в районе узлов не выходит.

[pi991]

DimaM в сообщении #1310616 писал(а):

pi991
В районе пучностей на полупериоде повышенного давления газ выходит наружу и сгорает.
А в районе узлов не выходит.

В районе пучностей на полупериоде повышенного давления газ выходит наружу и сгорает, а на полупериоде пониженного давления воздух и продукты сгорания втягиваются внутрь, оттого в среднем поток газов в обе стороны должен быть одинаковым. А он неодинаков.

[DimaM]

pi991 в сообщении #1310618 писал(а):

а на полупериоде пониженного давления воздух и продукты сгорания втягиваются внутрь, оттого в среднем поток газов в обе стороны должен быть одинаковым. А он неодинаков.

Общий поток газов неважен. Важен поток горючего наружу: если он есть, в этом месте горит; если нет - не горит.
Примерно как неподвижное тело на наклонной доске, которое начинает съезжать, если доска вибрирует - средняя сила реакции опоры при этом не меняется.

[nds]

pi991
В среднем (для всей трубы и по времени) поток газа одинаков. Он направлен из трубы и определяется избыточным давлением задаваемым редуктором на баллоне с газом.

[Xey]

Избыточное давление на отверстии определяется суммой давления редуктора (в данном случае не нулевого) и звукового давления.
Скорость истечения через отверстие пропорциональна корню из избыточного давления.
( в узлах вытекает больше, чем в пучностях ?)

[realeugene]

DimaM в сообщении #1310616 писал(а):

В районе пучностей на полупериоде повышенного давления газ выходит наружу и сгорает.
А в районе узлов не выходит.

А может быть и наоборот.
Видно несколько моментов:
1. Суммарный поток газа остаётся неизменным, пламя только перераспределяется по длине трубы.
2. Узлы отличаются от пучностей.
3. Количество истекающего газа по какой-то причине немного нелинейно зависит от давления, так что, влияние пульсаций давления в пучностях при осреднении не приводит к тому же среднему потоку газа через отверстия.

Я могу предложить следующую идею. В пучностях средний поток газа такой же, но из-за возвратно-поступательного движения газа в отверстиях горючий газ там разбавлен продуктами сгорания и окружающим воздухом, так что, поток горючего газа в них оказывается меньше.

-- 07.05.2018, 11:59 --

Xey в сообщении #1310634 писал(а):

Скорость истечения через отверстие пропорциональна корню из избыточного давления.

Думаете, в отверстиях поток газа турбулентный?

[DimaM]

realeugene в сообщении #1310640 писал(а):

Я могу предложить следующую идею. В пучностях средний поток газа такой же, но из-за возвратно-поступательного движения газа в отверстиях горючий газ там разбавлен продуктами сгорания и окружающим воздухом, так что, поток горючего газа в них оказывается меньше.

Тоже возможно, и выше уже высказано.
Кто-то сможет по видео определить, в узлах горит или в пучностях?

[realeugene]

DimaM в сообщении #1310643 писал(а):

Кто-то сможет по видео определить, в узлах горит или в пучностях?

В узлах.
Это видно при изменении частоты, если экстраполировать на края трубы форму пламени. На левой границе трубы стоит максимум пламени (стоял бы). В точке сочленения трубы и динамика на правой стороне трубы стоит минимум пламени.

[schoolboy]

Моё предположение в том, что звук "рвёт" пламя. Скорость фронта пламени определяется теплопроводностью, - для пропановой горелки 3-4 м/c, скорость звука на два порядка больше, поэтому, когда смесь в звуковой волне выталкивается вверх, пламя не успевает её "съесть" и тухнет. Поэтому горит только в узлах.

[DimaM]

schoolboy в сообщении #1310695 писал(а):

Скорость фронта пламени определяется теплопроводностью, - для пропановой горелки 3-4 м/c, скорость звука на два порядка больше, поэтому, когда смесь в звуковой волне выталкивается вверх, пламя не успевает её "съесть" и тухнет.

Скорость вещества в звуковой волне гораздо меньше скорости звука.

[schoolboy]

Я о том, что этого вещества становится на поверхности фронта горения слишком много...

[nds]

В трубе распространяется продольная звуковая волна. Колебания частиц газа - продольные.
В стоячей волне частицы в соседних областях колеблются навстречу друг другу, создавая зоны повышенного и пониженного давления.
В зонах повышенного давления газ быстрее выходит наружу, ну и естественно там горит.
Никакого движения туда-сюда через отверстия нет.