Energy relations in sound propagation in porous materials with rigid skeleton

Abstract

The paper deals with the determination of the frequency dependence of the acoustic resistance, of the structure factor, the porosity factor and the constant giving whether the process in the propagation of sound in porous materials with a rigid skeleton is isothermal, adiabatic or polytropic. The latter dependence enables a conclusion to be reached on the energy relations during sound propagation in porous materials.

The derivation of the wave resistance and of the constant of wave propagation in a porous material with a rigid skeleton is given and a method described for calculating the constants characterizing the material on the basis of measurements of the wave resistance and the acoustic impedance of the material. The calculation was carried out for felt and it was found that the acoustic resistance and structure factor depends on the frequency and that the process at low frequencies approaches the isothermal and at high frequency the adiabatic. It is shown that the structure factor is not equal to unity even in order of magnitude, as is often assumed in the literature. It is shown that for a complete knowledge of the acoustic resistance necessary for the calculations it is not enough to determine it by the static method.

Abstract

В работе определена частотная зависимость акустического сопротивления, их структурного коэффициента, коэффициента пористости и постоянной, указывающей если процесс распространения звука в пористых материалах является изотермическим, адиабатическим или политропическим. Последняя зависимость позволяет сделать заключения об энергетических соотношениях при распространении звука в пористых материалах. В работе дан вывод волнового сопротивления и постоянной распространения волн в посристом материале с твердым скелетом и метод расчета постоянных, характеризующих материал на основе измерения волнового сопротивления и акустического сопротивления вещества. Расчет сделан для войлока и было установлено, что акустическое сопротивление и структурный коэффициент зависит от частоты и что процесс при низких частотах близок к изотермическому а при более высоких — адиабатическому. Доказано, что структурный фактор не является равным единице даже по порядку величины, как это часто в литературе предполагается. Показано, что для полного определения акустического сопротивления, необходимого для расчетов, недостаточно его измерение статисческим методом.