ทฤษฎีเสียงเป็นสาขาหนึ่งของกลศาสตร์ต่อเนื่องซึ่งอธิบายการส่งผ่านพลังงาน กล ผ่านการสั่นสะเทือนการกำเนิดของทฤษฎีเสียง^{[ 1 ]}คือการตีพิมพ์หนังสือบทความเกี่ยวกับการส่งผ่านพลังงานโดยการสั่นสะเทือนในปี พ.ศ. 2461 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวโรมาเนีย ชื่อ โกกู คอนสแตนติเนสคู

หนึ่งในปัญหาพื้นฐานของวิศวกรรมเครื่องกลคือการส่งผ่านพลังงานที่พบในธรรมชาติ หลังจากการแปลงที่เหมาะสม ไปยังจุดใดจุดหนึ่งที่สามารถนำไปใช้ในการทำงานที่เป็นประโยชน์ได้ วิธีการส่งกำลังที่วิศวกรรู้จักและปฏิบัติกันโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ วิธีทางกล ซึ่งรวมถึงวิธีไฮดรอลิก นิวแมติก และเชือกลวด และวิธีทางไฟฟ้า... ตามระบบใหม่ พลังงานจะถูกส่งจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง ซึ่งอาจอยู่ห่างกันเป็นระยะทางมาก โดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงความดันหรือแรงดึงที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนตามแนวยาวในคอลัมน์ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ พลังงานจะถูกส่งผ่านโดยการเปลี่ยนแปลงความดันและปริมาตรเป็นระยะในทิศทางตามแนวยาว และอาจอธิบายได้ว่าเป็นการส่งผ่านพลังงานแบบคลื่น หรือการส่งผ่านคลื่นเชิงกล– Gogu Constantinescu ^{[ 2 ] [ 3 ]}

ต่อมาทฤษฎีนี้ได้รับการขยายเพิ่มเติมในด้านคลื่นเสียงไฟฟ้า คลื่นเสียงน้ำ คลื่นเสียงสเตอริโอ และคลื่นเสียงความร้อน ทฤษฎีนี้เป็นบทแรกของ การประยุกต์ใช้ การไหลแบบอัดได้และได้กล่าวถึงทฤษฎีทางคณิตศาสตร์ของของไหลแบบอัดได้เป็นครั้งแรก และถือเป็นสาขาหนึ่งของกลศาสตร์ต่อเนื่องกฎที่ค้นพบโดยคอนสแตนติเนสคูซึ่งใช้ในด้านคลื่นเสียงนั้นเหมือนกับกฎที่ใช้ในด้านไฟฟ้า

หนังสือ"ตำราว่าด้วยการส่งกำลังโดยการสั่นสะเทือน"ประกอบด้วยบทต่างๆ ดังต่อไปนี้:

1. เบื้องต้น
2. หลักการทางฟิสิกส์พื้นฐาน
3. คำจำกัดความ
4. ผลกระทบของความจุ แรงเฉื่อยแรงเสียดทานและการรั่วไหลต่อกระแสสลับ
5. คลื่นในท่อยาว
6. สลับกันในท่อยาวที่ช่วยลดแรงเสียดทาน
7. ทฤษฎีการแทนที่–มอเตอร์
8. ทฤษฎีของตัวกำเนิดเสียงสะท้อน
9. กระแสไฟฟ้าความถี่สูง
10. สายชาร์จ
11. ทรานส์ฟอร์เมอร์ส

จอร์จ คอนสแตนติเนสคู นิยามผลงานของเขาไว้ดังนี้

• อุปกรณ์ปรับทิศทางใบพัดแบบคอนสแตนติเนสโกใช้ในเครื่องบินรบเพื่อช่วยให้เครื่องบินสามารถเล็งเป้าหมายไปยังฝ่ายตรงข้ามได้โดยไม่ทำให้ใบพัดของตนเองเสียหาย
• เกียร์อัตโนมัติ
• การเจาะด้วยคลื่นเสียง (Sonic Drilling ) เป็นหนึ่งในเทคนิคแรกๆ ที่พัฒนาโดย Constantinescu หัวเจาะด้วยคลื่นเสียงทำงานโดยการส่งคลื่นสั่นสะเทือนความถี่สูงลงไปตามท่อเจาะจนถึงหัวเจาะ ในขณะที่ผู้ปฏิบัติงานควบคุมความถี่เหล่านี้ให้เหมาะสมกับสภาพทางธรณีวิทยาของดิน/หิน
• ตัวแปลงแรงบิด^{[ 4 ]}การประยุกต์ใช้ทางกลของทฤษฎีเสียงในการส่งกำลังโดยการสั่นสะเทือน กำลังถูกส่งจากเครื่องยนต์ไปยังเพลาส่งออกผ่านระบบคันโยกและแรงเฉื่อยที่แกว่งไปมา
• เครื่องยนต์โซนิค

ถ้าvคือความเร็วที่คลื่นเคลื่อนที่ไปตามท่อ และnคือจำนวนรอบการหมุนของข้อเหวี่ยงaแล้วความยาวคลื่นλคือ:

${\displaystyle \lambda ={\frac {v}{n}}\,}$ สมมติว่าท่อมีขนาดจำกัดและปิดสนิทที่จุดrซึ่งอยู่ห่างออกไปเป็นระยะทางที่เป็นพหุคูณของλและพิจารณาว่าลูกสูบมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่น ที่จุดrการอัดตัวของคลื่นจะหยุดลงและสะท้อนกลับ โดยคลื่นสะท้อนจะเดินทางกลับไปตามท่อ

ฟิสิกส์

หลักการทางฟิสิกส์พื้นฐาน	คำอธิบาย
สมมติว่าข้อเหวี่ยงaหมุนด้วยความเร็วคงที่ ทำให้ลูกสูบbเคลื่อนที่ไปมาในท่อcซึ่งบรรจุของเหลวอยู่ ในแต่ละจังหวะการเคลื่อนที่ของลูกสูบ จะเกิดบริเวณที่มีความดันสูงขึ้น และบริเวณเหล่านี้ (แสดงด้วยการแรเงา) จะเคลื่อนที่ไปตามท่อห่างจากลูกสูบ ระหว่างบริเวณที่มีความดันสูงแต่ละคู่จะมีบริเวณที่มีความดันต่ำอยู่ ดังแสดงในภาพ ความดัน ณ จุดใด ๆ ในท่อจะเปลี่ยนแปลงไปตามค่าต่าง ๆ ตั้งแต่ค่าสูงสุดไปจนถึงค่าต่ำสุด
สมมติว่าท่อมีขนาดจำกัดและปิดสนิทที่จุดrซึ่งอยู่ห่างออกไปเป็นระยะทวีคูณของλและพิจารณาว่าลูกสูบมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่น ที่จุดrการอัดตัวของคลื่นจะหยุดลงและสะท้อนกลับ โดยคลื่นสะท้อนจะเดินทางกลับไปตามท่อ หากข้อเหวี่ยงยังคงหมุนด้วยความเร็วคงที่ บริเวณที่มีแรงดันสูงสุดจะเริ่มจากลูกสูบในเวลาเดียวกับที่คลื่นสะท้อนกลับมายังลูกสูบ ส่งผลให้แรงดันสูงสุดเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ในการหมุนครั้งต่อไป แอมพลิจูดจะเพิ่มขึ้น และเป็นเช่นนี้เรื่อยไปจนกระทั่งท่อแตก
ถ้าแทนที่จะเป็นปลายปิด เรามีลูกสูบอยู่ที่rคลื่นจะคล้ายกันที่ลูกสูบbและลูกสูบm ดังนั้น ลูกสูบmจะมีพลังงานเท่ากับลูกสูบbถ้าหากระยะห่างระหว่างbและmไม่ใช่ผลคูณของλการเคลื่อนที่ของm จะมีเฟสต่างจากลูกสูบb
ถ้าพลังงานที่ลูกสูบ bผลิตได้มากกว่าพลังงาน ที่ลูกสูบ mรับเข้าไปพลังงานส่วนเกินจะถูกสะท้อนกลับโดยลูกสูบmในท่อ และพลังงานจะสะสมจนกระทั่งท่อแตก ในทางกลับกัน ถ้าเรามีภาชนะdที่มีปริมาตรมากเมื่อเทียบกับปริมาตรช่วงชักของลูกสูบbปริมาตรของภาชนะdจะทำหน้าที่เหมือนสปริงที่เก็บพลังงานของคลื่นตรงหรือคลื่นสะท้อนที่ความดันสูง และปล่อยพลังงานกลับคืนมาเมื่อความดันลดลง ความดันเฉลี่ยในภาชนะdและในท่อจะเท่ากัน แต่ในท่อจะมีคลื่นนิ่งอันเป็นผลมาจากคลื่นสะท้อนโดยไม่มีการเพิ่มขึ้นของพลังงาน และความดันในท่อจะไม่เกินขีดจำกัดความดัน
คลื่นถูกส่งผ่านโดยลูกสูบที่เคลื่อนที่ไปมาตามท่อeeeeท่อปิดอยู่ที่pซึ่งเป็นระยะทางเท่ากับความยาวคลื่นหนึ่งเต็ม มีท่อแยกb , cและdที่ระยะทางครึ่งหนึ่ง สามในสี่ และหนึ่งความยาวคลื่นเต็ม ตามลำดับ ถ้าpเปิดและdเปิด มอเตอร์lจะหมุนพร้อมกับมอเตอร์aถ้าวาล์วทั้งหมดปิด จะมีคลื่นนิ่งที่มีค่าสุดขั้วที่λและλ/2 (จุดbและd ) ซึ่งการไหลจะเป็นศูนย์ และความดันจะสลับกันระหว่างค่าสูงสุดและค่าต่ำสุดที่กำหนดโดยความจุของอ่างเก็บน้ำfจุดสูงสุดและต่ำสุดจะไม่เคลื่อนที่ไปตามท่อ และไม่มีพลังงานไหลจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าaถ้าวาล์วbเปิด มอเตอร์mจะสามารถดึงพลังงานจากท่อได้ คลื่นนิ่งครึ่งลูกระหว่างaและbจะถูกแทนที่ด้วยคลื่นเคลื่อนที่ ระหว่างbและpจะยังคงมีคลื่นนิ่งอยู่ ถ้าเปิดเฉพาะวาล์ว c เท่านั้น เนื่องจาก ณ จุดนี้การเปลี่ยนแปลงของความดันเป็นศูนย์เสมอ จึงไม่สามารถดึงพลังงานออกมาโดยมอเตอร์n ได้และคลื่นนิ่งจะยังคงอยู่ แต่ถ้าต่อมอเตอร์ไว้ที่จุดกลาง มอเตอร์จะดึงพลังงานออกมาบางส่วน ในขณะที่คลื่นนิ่งจะยังคงอยู่แต่มีแอมพลิจูดลดลง ถ้ามอเตอร์lไม่สามารถใช้พลังงานทั้งหมดจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าaได้ ก็จะเกิดการผสมผสานระหว่างคลื่นเคลื่อนที่และคลื่นนิ่ง ดังนั้นจึงไม่มีจุดใดในท่อที่การเปลี่ยนแปลงของความดันเป็นศูนย์ และด้วยเหตุนี้ มอเตอร์ที่ต่อไว้ที่จุดใดๆ ในท่อก็จะสามารถใช้พลังงานที่สร้างขึ้นได้บางส่วน

แรงดันสลับนั้นคล้ายคลึงกับกระแสไฟฟ้าสลับมาก ในท่อที่มีกระแสไฟฟ้าไหล เราจะได้:

${\displaystyle p=H\sin {(at+\Phi )}+p_{m}}$โดยที่ H คือความดันสลับสูงสุดที่วัดได้ในหน่วยกิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร${\displaystyle \Phi =}$มุมของเฟส;${\displaystyle p_{m}}$แสดงถึงความดันเฉลี่ยในท่อ

เมื่อพิจารณาสูตรข้างต้น:

แรงดันขั้นต่ำคือ${\displaystyle P_{min}=P_{m}-H}$และแรงดันสูงสุดคือ${\displaystyle P_{max}=P_{m}+H}$

ถ้า p คือความดัน ณ จุดใดจุดหนึ่ง และ p คือความดัน ณ อีกจุดหนึ่ง:

ความแตกต่าง${\displaystyle h=p_{1}-p_{2}=H\sin {(at+\Phi )}}$ถูกกำหนดให้เป็น แรงเคลื่อน ไฟฟ้าไฮโดรไดนามิกทันทีระหว่างจุด p และ p โดยที่ H แทนแอมพลิจูด

แรงขับเคลื่อนไฮโดรที่มีประสิทธิภาพจะเป็นดังนี้:${\displaystyle H_{eff}={\frac {H}{\sqrt {2}}}}$

ในการไหลของกระแสสลับผ่านท่อ จะมีแรงเสียดทานเกิดขึ้นที่ผิวท่อและในของเหลวเอง ดังนั้น ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเคลื่อนไฟฟ้าของน้ำและกระแสไฟฟ้าจึงสามารถเขียนได้ดังนี้:

${\displaystyle H=Ri}$โดยที่ R = สัมประสิทธิ์แรงเสียดทานใน${\displaystyle {\frac {kg.sec.}{cm.^{5}}}}$

จากการทดลอง สามารถคำนวณค่า R ได้จากสูตร:

${\displaystyle R=\epsilon {\frac {\gamma lv_{eff}}{2g\omega d}}}$;

ที่ไหน:

• ${\displaystyle \gamma }$คือความหนาแน่นของของเหลวในหน่วยกิโลกรัมต่อเซนติเมตร³
• l คือความยาวของท่อในหน่วยเซนติเมตร
• g คือความเร่งโน้มถ่วงในหน่วยเซนติเมตรต่อวินาที^²
• ${\displaystyle \omega }$คือพื้นที่หน้าตัดของท่อในหน่วยตารางเซนติเมตร
• v คือความเร็วประสิทธิผล
• d คือเส้นผ่านศูนย์กลางภายในของท่อในหน่วยเซนติเมตร
• ${\displaystyle \epsilon =0.02+{\frac {0.18}{\sqrt {v_{eff}d}}}}$สำหรับน้ำ (ค่าประมาณจากข้อมูลการทดลอง)
• h คือแรงเคลื่อนไฟฟ้าไฮโดรไดนามิก ณ ขณะนั้น

ถ้าเราแนะนำ${\displaystyle \epsilon }$จากสูตร เราจะได้:

${\displaystyle R={\frac {\gamma l}{g\omega }}{\big (}0.01{\frac {v}{d}}+{\frac {0.09}{d}}{\sqrt {\frac {v_{eff}}{d}}}{\big )}}$ซึ่งเทียบเท่ากับ:

${\displaystyle 100k={\frac {v_{eff}}{d}}+{\frac {9}{d}}{\sqrt {\frac {v_{eff}}{d}}}={\frac {v_{eff}}{d}}{\big (}1+{\frac {9}{v_{eff}}}{\sqrt {\frac {v_{eff}}{d}}}{\big )}}$การนำค่า k มาใช้ในสูตรส่งผลให้${\displaystyle R=k{\frac {\gamma l}{g\omega }}}$

สำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า จะสามารถเพิ่มความเร็วได้มากขึ้นสำหรับค่า k ที่เท่ากัน การสูญเสียพลังงานเนื่องจากแรงเสียดทานคำนวณได้ดังนี้:

${\displaystyle W={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}hi\,dt}$เมื่อแทนค่า h = Ri จะได้ผลลัพธ์ดังนี้:

${\displaystyle W={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}Ri^{2}\,dt={\frac {R}{T}}\int _{0}^{T}i^{2}\,dt={\frac {RI^{2}}{2}}}$

ดังนั้น:${\displaystyle W={\frac {RI^{2}}{2}}={\frac {HI}{2}}=H_{eff}\times I_{eff}}$

คำจำกัดความ: เครื่องควบแน่นไฮดรอลิกเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเปลี่ยนแปลงค่าของกระแสของเหลว ความดัน หรือเฟสของกระแสของเหลวสลับ อุปกรณ์นี้โดยทั่วไปประกอบด้วยตัวแข็งที่เคลื่อนที่ได้ ซึ่งแบ่งคอลัมน์ของเหลว และยึดติดอย่างยืดหยุ่นในตำแหน่งตรงกลางเพื่อให้เคลื่อนที่ตามคอลัมน์ของเหลว

หน้าที่หลักของคอนเดนเซอร์ไฮดรอลิกคือการลดผลกระทบจากแรงเฉื่อยอันเนื่องมาจากมวลที่เคลื่อนที่

ภาพวาดคอนเดนเซอร์ไฮดรอลิก

ทฤษฎี

หน้าที่หลักของคอนเดนเซอร์ไฮดรอลิกคือการลดผลกระทบจากแรงเฉื่อยอันเนื่องมาจากมวลที่เคลื่อนที่ ความจุCของคอนเดนเซอร์ซึ่งประกอบด้วยลูกสูบที่มีหน้าตัด ω ซึ่งรับแรงดันของของเหลวและถูกยึดไว้ในตำแหน่งสมดุลด้วยสปริง จะคำนวณได้จากสมการ: ΔV = ωΔ f = C Δ p ที่ไหน: ΔV = การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของของเหลวที่กำหนด Δf = การเปลี่ยนแปลงของตำแหน่งตามแนวยาว ของลูกสูบ และ Δp = การเปลี่ยนแปลงของความดัน ในของเหลว หากลูกสูบถูกยึดไว้ด้วยสปริง ณ ช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง: f = AFโดยที่ A = ค่าคงที่ที่ขึ้นอยู่กับสปริง และ F = แรงที่กระทำต่อสปริง ในคอนเดนเซอร์เราจะมี: Δ F = ωΔ p และ Δ f = AωΔ p เมื่อพิจารณาสมการข้างต้น: C = Aω 2 และ ${\displaystyle F={\frac {f}{A}}={\frac {f\omega }{C}}}$ สำหรับลวดสปริงที่มีหน้าตัดเป็นวงกลม: ${\displaystyle B=Ff}$ ที่ไหน B คือปริมาตรของสปริงในหน่วยลูกบาศก์เซนติเมตร และ σ คือค่าความเค้น ที่ยอมรับได้ ของโลหะในหน่วยกิโลกรัมต่อตารางเซนติเมตร G คือค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นตามแนวขวางของโลหะ ดังนั้น: บี = เอ็มเอฟเอฟ โดยที่ m เป็นค่าคงที่ที่ขึ้นอยู่กับ σ และ G ถ้า d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดสปริง และ D คือเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของสปริง ดังนั้น: ${\displaystyle F=0.4{\frac {d^{3}}{D}}\sigma }$ ดังนั้น: ${\displaystyle d={\sqrt[{3}]{\frac {FD}{0.4\sigma }}}}$ ถ้าเราพิจารณา ::${\displaystyle n={\sqrt[{3}]{\frac {1}{0.4\sigma }}}}$แล้ว: ${\displaystyle d=n{\sqrt[{3}]{FD}}}$ สมการข้างต้นใช้ในการคำนวณสปริงที่จำเป็นสำหรับคอนเดนเซอร์ที่มีความจุที่กำหนด ซึ่งต้องทำงานที่ความเค้นสูงสุดที่กำหนด