Дж. Лайтхилл - Волны в жидкостях

Дж.Лайтхилл ВОЛНЫ В ЖИДКОСТЯХ Логически стройное и четкое изложение классических и современных проблем теории волн. Математическая строгость сочетается с глубиной физической интерпретации явлений. Автор — выдающийся английский ученый, внесший большой вклад в теорию волн, известен по переводам его статей. Для специалистов по прикладной математике, общей теории волн, гидромеханике, океанографии, геофизике, для студентов этих специальностей. Содержание Предисловие редакторов перевода 5 Предисловие 7 Пролог 8 1. Звуковые волны 13 1.1. Волновое уравнение 13 1.2. Скорость звука 18 1.3. Акустическая энергия и акустическая интенсивносп. 25 1.4. Точечный источник 31 1.5.

Акустический диполь 39 1.6. Компактные области источников в общем случае 48 1.7. Компактные области источников с дипольными дальними полями 53 1.8. Моделирование в волновой кювете 60 1.9. Рассеяние на компактных телах 69 1.10. Излучение квадруполя 78 1.11. Излучение от сфер 87 1.12. Излучение от плоских стенок 93 1.13. Диссипация акустической энергии 100 Упражнения к главе 1 111 2.

Одномерные волны в жидкостях 116 2.1. Продольные волны в трубах и каналах 116 22. Примеры, относящиеся к эластичным трубам и открытым каналам 122 2.3. Передача волн через сочленения 129 2.4. Распространение волн через разветвленные системы 137 2.5. Полости, сужения, резонаторы 144 2.6. Линейная теория распространения волн при постепенном изменении 153 физических характеристик жидкости и поперечного сечения 2.7. Ослабление волны за счет трения 162 2.8.

Нелинейная теорияплоских волн 172 2.9. Простыв волны 130 2.10. Ударные волны 191 2.11. Теория простых волн, содержащих слабые ударные волны 205 2.12. Гидравлическиепрыжки 218 2.13. Нелинейное распространение при постепенном изменении физических 228 характеристик жидкости и поперечного сечения 2.14. Нелинейная геометрическая акустика 237 Упражнения к главе 2 3. Волны на воде 3.1. Поверхностные гравитационные волны 3.2.

Синусоидальные волны на глубокой воде 3.3. Синусоидальные волны на воде произвольной, но постоянной глубины 3.4. Волны ряби 3.5. Затухание 3.6. Введение в теорию групповой скорости 3.7. Исследование диспергирующих систем методом Фурье 3.8. Скорость переноса энергии 3.9. Картины волн, создаваемые препятствиями в стационарном потоке 3.10.

Корабельные волны Упражнения к гл. 3 4. Внутренние волны 4.1. Введение в теорию внутренних гравитационных волн 4.2. Объединенная теория звуковых и внутренних волн 4.3. Внутренние волны в океане и атмосфере 4.4. Введение в анизотропную дисперсию 4.5. Общая теория прослеживания луча 4.6. Прослеживание луча в воздушном потоке 4.7. Стационарные течения, генерируемые затуханием волн 4.8. Метод стационарной фазы в трехмерном случае 4.9. Общая теория осциллирующих источников волн 4.10. Внутренние волны, генерируемые осциллирующим источником 4.11. Каустики 4.12. Генерирование волн движущимися вынуждающими воздействиями 4.13.

Волноводы Упражнения к главе 4 Эпилог Часть 1. Различные типы волн в жидкостях Часть 2. Нелинейные эффекты при распространении диспергирующих волн Библиографические комментарии Часть 1. Основная литература Часть 2. Литература по акустике Часть 3. Литература по волнам на воде Часть 4 Литература по стратифицированным жидкостям Часть 5.

Библиографические комментарии к эпилогу Список обозначений Именной указатель Предметный указатель 248 254 254 259 266 274 283 293 302 312 319 330 341 347 347 355 364 375 385 394 409 424 436 451 465 482 502 519 526 526 541 565 565 568- 572 575 579 586 589 592 Именной указатель Звездочками отмечены авторы, упомянутые также в предметном указателе Лббот 573 Лккад 581 Лйлифф 579 ~ Лльвен 582 Анати 576 Андерсон Д. Л. Т. 581 Андерсон Дж. Е. 579 Апостол 566 Арнольди 570 Бадден 578 Байетт-Смит 573, 583 Барбер 574 Бейт 568 ~ Бенджамен 573, 584 Беранек 568, 569 Блохинцев Д.

И. 577 Бреддок 580 Бредли 569 Брезертон 578, 579 Бреннер 572 ~ Брент 576 Бреховских Л. М. 577 Букер 578 * Буссинеск 576 Бэтчелор 565, 571 Бюргере 571 Варлей 572 Вебстер 570 Вестервельт 572 Вехаузен 574 Ву 570 * Вяйсяля 576 Гальвин 584 Гарабедян 566 Гарднер 584 Гаррик 570 Гейдон 571 ~ Гельмгольц 573 Герретт 578, 579 Гольдбург 576 Гольдетеин Г. 565 Гольдстейн М. Е. 569 Госсард 576 Граве 574 Гримшоу 575, 584 Грин 584 Гринвуд 565 Гринепэн 579 Гэд 575 г 579 ~ Гюгонио 571 Данджи 580 Дефан 567 Дефей 573 Джефрис Б, 566 Джефрис Г, 566 Джонс 565 Джонсон 567 Джордан 569 Дикон 582 Дрисше, ван ден 580 Дэви 583 Дэвис А.

М. 581 Дэвис Г. Г. 578 Дэвис Г. Дж. 565 Дэвис П. А. 580 Дэвис Р. М. 571 Забуски 584 Зельдович Я. Б. 569 Зоммерфельд 567 Иббетсон 580 Ф Инуи 575 Иоганнесен 577 Ии 576 Камбербач 572 Карпман 580 Картрайт 581 Каулин ~ Кельвин 574, 580 Кенион 584 Керл 565 Кинг 570 Клеммоу 567 Компанеец А. С. 569 ~ Кортевег 583, 584 Крайтер 569 Краптон 571 Крускал 584 Кьелас 576 Лайтхилл 566, 568, 57 578, 580 — 583 Ламбракис 571 Лейбович 580, 584 Лейк 583 Ли 573 О, 573, 574, 577, Лонг 578, 580, 584 Лонге-Хотине 577, 581 — 583 Лукассен 573 Лукассен-Рейндерс 573 Лезем 574 Лэмб 569 Майлс 573, 581 Макдональд Д.

566 Макинтайр 578 Маккормик 573 Маклаклан 569 Манк 574, 581 Мей 583 Мерцбахер 567 Миллер Г. Р. 574 Миллер Дж. С. П. 578 Милфорд 567 Мисак 575 Миура 584 Монингер 576 Морс 565 Моубрей 577 Моффетт 582 Муар 569 Мэзон 568 Мюллер 584 Нейман 567 Ниборг 572 Озер 580 Олсон 568 Оуэн 571 Пайерс 579 Пао 576 Пауэре 574 Пекерис 581 Перегрин 575 Пиди 580 Пирсон 567 Пламптон 579 Пози 579 Пойнтон 567 Прайс 570 Праудмен 580 Пресс 579 Пригожий 573 Придмор-Браун 577 Притчард 584 Райзер Ю.

П. 569 Райли 572 Рассел Скотт 574, 583 Раулендс 581 ~ Рейнольде 572, 577 Рейтц 567 ~ Релей 568, 571, 574, 583 Рил 567 ~ Риман 571 Розенхед 565 ~ Россби 581 Рэнкин 571 Рэрити 577 Сагден 570 Саусвелл 566 Свердруп 567 Сибасс 580 Сквайр 572 Снеддон 566 Снодграсс 574 Сокольников 566 Соуорд 582 Стефенс 568 ~ Стивенсон 577 Стикс 579 Стокер 573 ~ Стоке 574, 575, 582 Столлери 571 Стюарт Дж.

Т. 572 Стаюрт Р. В. 577 Стюарт Р. Д. 566 Стюартсон 581 — 583 Суинбенкс 578 ~ Тейлор 571, 580 Тернер 576 Толстой 576 Томас А. 570 * Томас Н. 577 Томпсон П. 571 Томпсон Р. 577 Томсон 574 Предметный указатель Тори 584 Трастрзм 581 ~ Уизем 569, 571, 574, 580, 583, 584 Уилмор 566 Уильяме 570 Урсел 575 ~ Фейр 583 Фельтхаммар 582 Фентон 583 Ферраро 579 Филлипс Е. 566 Филлипс О. 573, 576, 583, 584 Флезер 581 Флеминг 567 Фоукс Уильяме 570, 571, 578 ~ Фриз 583, 584 ~ Фрост 574 ~ Фруд 574 Фультц 580 Хайд 580, 582 Хаппель 572 Харкрайдер 579 Хаскелл 579 Хассельман 574, 583, 584 Хейвлок 574 Хейз 572, 583 Хелливел 579 Абсолютная частота 396 Акустическая компактность 42, 86, 448, 568 — 572 — мощность 31, 38, 568 — 572 Лкустический волновод 524, 578 — поток (ветер) 30, 413, 568 — 572 Лльвеновская скорость волны 535, 567, 579, 582 Амплитуда волн на воде 266 — — — в нелинейной теории 547 — — — локальная 298, 310 — — — максимальная 545, 582 Андреевский крест 382, 577 Аорта 156, 182, 566 Аорты бифуркация 139 Артерии 127, 156, 566 Хеммек 580 Хендерсон 572 Хендершотт 581 Херл 570 Херлофсон 582 Хесе 567 Хинце 582 Хогбен 575 Холт 579 Холтон 568 Хоув 571 Хоукинг 570 Хук 576 Чоу 572 Чу 583 Шварц И.

571 1Пварц Л. 582 П1ерклиф 567 Шифф 567 Эверест 575 ~ Эйри 578 Экарт 575 Экман 576 Эндрюс Д. 578 Эндрюс Ф. 567 Юань 583 Янг 576 Атеросклероз 147, 566 Лтлантический океан 366, 567, 581 Атмосфера 394, 512, 567 — изотермическая 241, 360, 520 Аэродинамическая генерация звука 61, 80, 569 — 571 Бегущая волна 122, 291, 572, 573 Бенджамена — Фейра неустойчивость 556, 583 Бернулли уравнение 16, 544, 565 Бойля закон 19 Бора 235, 562, 572, 573 — волнистая 1ундулярная) 225 — турбулентная 225 Борновское приближение 77 Буссинеска приближение 352, 355, 364, 373, 394, 576 Быстроходный катер 335, 339 Ван-дер-Ваальса уравнение 112, 566 567 Вариационныйпринцип 547 †5, 579, 582, 583 Варикозные колебания волны в термоклине 372, 523 Вентури эффект 493, 565 Взаимная поляра 451, 578 Волна взрывная — плоская 17, 32, 76, 371 — продольная 17 — ударная 569 †5 Волновое действие 402 — сопротивление 8, 337, 491, 574, 575 — уравнение 13, 16, 82 — — двумерное 463, 516 — — одномерное 16,121 — — сферически-симметричное 32, 87 Волновой пакет 304 — профиль 238 Волновые числа 380, 439 Волнообразные колебания 371, 480, 520, 575 Волны весьма длинные 556 †гравитацион-акустические 512 — длинные 9, 10, 118, 124, 262, 300, 515 — захваченные 10, 369, 404, 480 — капиллярные 277 — кноидальные 558, 561 — сжатия 189, 201 Время запаздывания 33, 43 Вспенивание на гребнях волн 224, 325, 546, 560, 573, 574, 582, 583 Вязкий пограничный слой 162 Вязкое касательное напряжение 167 Вязкость 14, 24, 101„205, 251, 287, 409, 423, 458, 565, 567, 573 Вяйсялл — Брента частота 351 — 377, 380, 393, 405, 477, 497, 515, 576 †5 Газ многоатомный 109 — одноатомный 109 — совершенный 19, 233 Гамильтона принцип 547, 565 — функция 388 Гельмгольца резонатор 151, 573 — теорема 15, 565 Геометрическая акустика 90, 99, 116, 155, 385, 577 Гидравлическая средняя глубина 123 Гидравлический прыжок 218, 560, 562, 572, 573, 584 — удар 117 Гидростатическое соотношение 24, 123, 350 Граница раздела 132, 349, 372, 575 Громкоговоритель 38, 93, 117, 161, 234, 568, 569 Групповая скорость 10, 255, 295, 313, 379, 301, 515, 573 — — эффективная 554 Гюгояио закон 199, 203, 569, 572 Движущийся источник 76 Децибел 30, 569, 570 Диспергирующие волны 10, 569, 580, 582, 583 Дисперсионное соотношение 26, 268, 361, 326 — — неоднородное 313 Дисперсия 260, 425 Диссипация 20, 23, 240, 566, 569, 571 — внутренняя 283, 423, 435, 458, 576, 577, 584 — поверхностная 223, 283, 325, 583, 584 Диффузное излучение 509 Длина возмущенной зоны 215 — волны 25 Доннлера соотношение 397, 482 Емкость 77 145 Завихренность 15, 165, 257, 580 Задержка 148 Закон сохранения массы 79 Запаздывание 105 Затухание 9, 100, 267, 327 Захваченные волны 10, 369, 480,404 Звуковой ветер 411, 568, 572 — удар 571, 244, 252, 571 Избыточная скорость сигнала 186, 211, 232 Избыточное давление 27 Изотропный поток 80 Индуктивность 148 Инерционные волны 529, 580 Инерция жидкости 14 Интенсивность звука 28, 43, 568, 569 — ударной волны 201 Инуи эксперимент 492, 575 Источник звука 38, 39, 43 Кавитация 52, 113, 565 Каустика 575, 578 Квадруполь 69, 78 Квазиодномерные волны 502 Кельвина клин корабельных волив 335, 487, 574, 575, 580 Когерентные флуктуации 93 Количество движения 45 Компактная область 129 Компактность 116 Компактное распределение источников 448, 568 †5 Компактный источник 9, 508 Комплексная проводимость 142,144 Конвективная скорость 13 Кортевега — де Фриза уравнение 557, 562, 584 Коэффициент теплопроводности 107 Критическая глубина 252, 57? Критический слой 578 Критическое значение 117 Крылья насекомых 59 Лагранжа уравнения 547 Лапласа уравнение 33 Лапласиан 16 Линейная теория 13, 25, 121, 531, 537 Локальная скорость 13 Локальное дисперсионное соотношение 359 Луковицеобразный нос 493, 575- Максвелла соотношение 23 Массовый расход 34, 113, 120 Математический маятник 343 Маха локальное число 202 Мембрана 117 Метод наискорейшего спуска 308 Множитель сферического ослабления 35 Мода бароклинная 530, 567, 568, 581 — баротропная 530, 567, 568, 581 — основная 117, 579 Монополь 32 Мощность источника 38 Напряженность диполя 41, 47 — точечного источника 34, 47, 82 Невозмущенная жцдкость 70 Недиспергирующие волны 295, 541 Нелинейная дисперсия 562 Нелинейные процессы 563 Неподвижная сфера 75, 76 Несжимаемая жидкость 33 Неустойчивость потока 59 Обобщенная жесткость 51, 273 — масса 51, 273 Обратимый процесс 22 Объемный расход 33 Океанический термоклин 368, 520, 576 Осироградскаго — Гаусса теорема 83 Ось диполя 44 Отражение отрицательное 135 — положительное 135 — энергия 116 Отраженная волна 135, 519 Падающие звуковые волны 70 Парсвваля теорема 312 Плотность действия 549 — лагранжиана 547, 583 Подветренные волны 374 Поле ближайшее 44 — ближнее 43, 73 — дальнее 38, 43, 73, 242 — слабое 73 Порог слышимости 31 Пороговая частота 161, 250, 505 Потенциал скорости 15 Поток волновой энергии 354 — количества движения 80 — массы 45 — тепла 107 Предельное решение 559 Преломление 314 Приливные силы 532 Приливы 581 Принцип соответствия 388 Присоединенная масса 57 Проводимость 134, 141, 156 Простое растяжение 106 — сжатие 106 Пуассона коэффициент 125 Пульсация пузырьков 49 Пульсовая волна в артериях 118, 139, 156, 249, 566 Радиальные колебания 87 Разрушающая интерференция 93 Разрывная волна 119 Растяжимость 118, 121, 146, 566 Резонанс 9, 73, 144, 157, 171, 504, 565 — 568, 579 Резонансная частота 73, 151 Рейнольдса маятник 343 — напряжение 399, 408, 412, 421, 522 577 — число 413,423,565,572 Релеевское рассеяние 76 Рвлвя закон 421, 568 Рефракция 386, 398, 404, 573, 574 — волновой энергии 387 Римана теория 174 — 180, 209, 571 Россби волны 533, 579 — 582 Ротор поля 15 Рупор громкоговорителя 117, 234, 250, 568 — — конический 250, 569 Сверхзвуковой удар 244, 252, 332, 571 Сдвиговое искажение 188 Сжимаемость 14, 121 Сила инерции 74, 398 — трения 163 Сирена 48„49 Скорость звука 18, 23 — света 17 — распределения энергии 3, 8, 568 Снелла закон 392, 404 Соленые пальцы 368 Солитон 562 Солитонов ансамбль 562 Сопротивление 134, 151 Спектр 491 Стационарная картина волн 321 — фаза 92, 245, 237, 304, 331, 424, 443, 462, 521, 566, 574, 580 Стеноз 249 Стивенсона уравнения 524, 577 Сток 39 Стокса предельная волна 516 Стокслет 413, 414 Стоксовский дрейф 342 Стратифицированная атмосфера 255 373, 391, 402, 512, 567, 568, 572„ 577 †5 — энтропия 25 Стратифицированной атмосферы устойчивость 350, 374 Стратифицированный океан 350, 391, 576, 581 Стратосфера 350, 374 Тейлора столб 529, 580 Теплоемкость 20, 21 Теплопроводность 14, 20, 105 Толщина вытеснения 284, 285 Томаса — Стивенсона анализ внутренних волн 458, 577 Точки застоя 422 Трение о дно 283 Тропопауза 374 Турбулентность 12, 224, 577, 582, 585 Турбулентный поток 69, 80 Ударная волна 195, 252 ††хвост 216 Уединенная волна 559, 562, 583, 584 Уизема правило 214 — уравнение 551 Ундулярный прыжок 224 Уравнение количества движения 14, 101, 120, 158, 177, 257, 515, 565 — неразрывности 14, 15, 298, 102, 158, 169, 286, 358, 515, 565 Условие излучения 327 Фазовая скорость 10, 224 — фУнкция 297 Физиология кровообращения 9, 566 Фруда число 336 Холла эффект 540 Центр инерции 56 Центрированная простая волна 193 Цилиндрические волны 502 Цунами 532, 580 Шлирен-метод 382, 576 Шум винта 59, — струи 78, Шума уменьшение 9, 79, 569, 570 Эйри интеграл 465, 578 Эластомеры 127 Энергия внутренняя 19 — 22 — кинетическая 26 — потенциальная 26, 27 — свободная 282 Энтропия 22, 23, 571 Эоловы тона 59, 113 Эффективная сжимаемость 122 Юнга модуль 125 Предисловие редакторов перевода Настоящая монография несомненно привлечет внимание советских читателей хотя бы по двум причинам, Во-первых, она принадлежит перу всемирно известного английского гидромеханика профессора Кембриджского университета сэра Джеймса Лайтхилла, который внес большой вклад в развитие теории волн в жидкостях, обогатив ее первоклассными исследованиями.