Кузнецов В.М. Основы теории шума турбулентных струй (2008). 240 с.

Излагаются теоретические основы описания процессов образования и распространения акустических возмущений в турбулентном слое смешения потока с окружающей средой и вне поля турбулентного потока. Анализируются результаты экспериментальных исследований звуковых полей турбулентных струй. Определение картины пространственного распределения шума турбулентной струи осуществляется исходя из теоретических моделей, позволяющих учитывать эффекты погружения источников шума в движущуюся среду с градиентами средней скорости и температуры потока и выделить процессы, связанные с генерированием и распространением звука в поле турбулентного потока. Представлены результаты оценки интенсивности акустического излучения струй, истекающих из сопел различной формы, и оценки эффективности ряда средств снижения шума струйных течений.

Вуд А. Звуковые волны и их применения. 3-е издание. Серия: Классика инженерной мысли (2008). 146 с.

Книга, представляющая изложение популярных лекций А.Вуда, задумана и построена крайне интересно. Хотя в ней излагаются, в сущности, лишь основные понятия учения о звуке, без углубленного анализа, однако примеры и иллюстрации так искусно подобраны, что читатель получает полное представление о состоянии важнейших проблем физической и прикладной акустики. Освещены вопросы записи и воспроизведения звука, звукоизлучатели и микрофоны, акустика свободной атмосферы, сигнализация в воде и воздухе, ультразвуки, физика и физиология слуха, учение о речи, учение о шумах, музыкальная акустика и архитектурная акустика. С искусством, свойственным лекторам английской школы, автор в сжатой и насыщенной содержанием форме обрисовывает всю обширную область акустики и ее многочисленные приложения. Отзыв: Довольно хорошая книга по самым основам волн и звука в целом. Хорошее изложение материала. Однако, сильно расстроило – отвратительная полиграфия: большое количество непропечатанных букв, рисунки и изображения не всегда можно разобрать внятно.

Остроухов С.П. Аэродинамика воздушных винтов и винтокольцевых движителей (2014). 328 с.

В монографии обобщены результаты исследований, проведенных автором в области аэродинамики воздушных винтов и винтокольцевых движителей. Оглавление: Разработка и исследование винтовых и винтокольцевых движителей. Исследование влияния кривизны профилей и покрытия винта на аэродинамические характеристики винтовых и винтокольцевых движителей. Исследование аэродинамических характеристик воздушных винтов и ВКД на режимах косой обдувки. Исследование характеристик воздушных винтов и ВКД с механизацией. Различные методы исследования воздушных винтов и ВКД. Аэродинамические профили для воздушных винтов.

Афонин С.М. «Параметрические структурные схемы многослойного пьезопреобразователя нано- и микроперемещений при поперечном пьезоэффекте» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 1, с. 99-116 (2017)

Получены структурно-параметрическая модель и параметрические структурные схемы многослойного пьезопреобразователя при поперечном пьезоэффекте с учетом противоэлектродвижущей силы. Определены передаточные функции многослойного пьезопреобразователя нано- и микро-перемещений с учетом влияния геометрических и физических параметров многослойного пьезопреобразователя, противоэлектродвижущей силы и внешней нагрузки.

Ильиных Е.Л. «Углерод-углеродные композиционные материалы и технология изготовления излучателей из углерод-углеродных композиционных материалов» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 166-170 (2015)

Рассмотрены углерод-углеродные композиционные материалы (УУКМ) и технология изготовления излучателей из УУКМ. Для получения излучателей с заданными свойствами определено выгодное сочетание углеродных волокон и углеродной матрицы, выбран благоприятный режим получения матрицы, приведены обоснования. Сформулированы основные характеристики излучателей из УУКМ, выделены преимущества перед графитовыми. Представлена маршрутно-технологическая схема изготовления излучателей, которая позволяет создавать конструкции схожих характеристик.

Черенкова Е.С. «Разработка программного обеспечения для расчета модального состава шума турбулентной струи» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 203-207 (2015)

Создан программный продукт для определения модального состава шума турбулентной струи. Тестирование программы выполнялось на основе идентификации модального состава заданного эталонного сигнала, а затем на основе экспериментальных данных, полученных в Центральном аэрогидродинамическом институте им. проф. Н.Е. Жуковского (ЦАГИ). Результаты расчетов по разработанной программе показали хорошее согласование с результатами ЦАГИ.

Храмцов И.В., Пальчиковский В.В. «Численное исследование движения и размеров вихревого кольца» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 245-248 (2015)

Работа посвящена численному исследованию процесса формирования и движения элементарного объекта газовой динамики – вихревого кольца. Рассматривались интенсивные турбулентные вихревые кольца с высокой начальной скоростью, получаемые поршневыми генераторами. Полученные результаты соответствуют автомодельному закону динамики вихревого кольца и экспериментальным результатам. При этом удается выделить основные характерные явления, возникающие при формировании и дальнейшей динамике вихревого кольца. Проведено исследование размеров вихревых колец.

Горнова Д.А., Селиванова А.А. «Разработка модельного генератора вихревых колец для отработки системы визуализации» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации – 2015: материалы XVI Всерос. науч.-техн. конф., Пермь, 17–18 нояб. 2015 г., № 1, с. 249-252 (2015)

Представлена конструкция модельного генератора поршневого типа с коническим соплом, который был разработан для отработки системы визуализации и определения основных параметров вихревого кольца. Данный генератор позволяет создавать менее интенсивные вихревые кольца, которые могут быть зафиксированы при съемке на простую видеоаппаратуру. Повторяемость параметров вихря от запуска к запуску выполняется за счет использования пружинного привода.

Шарапов В., Сотула Ж. «Пьезокерамические преобразователи. Новые технологии проектирования» Электроника: наука, технология, бизнес, № 5, с. 96-102 (2012)

Важнейший компонент электроакустических приборов и многих других систем и устройств – пьезоэлектрические датчики. Основа такого датчика – пьезокерамическая пластина с нанесенными на нее электродами. Используя традиционные методы, невозможно спроектировать датчики с широким диапазоном рабочих характеристик, не меняя параметры самой пластины (ее размер, форму и материал). Новые технологии позволяют получать из однотипных пластин датчики с самыми различными характеристиками для многих областей применения.

Беляев В.Е., Булкин В.В. «Выбор направления отимизации диаграммообразующих характеристик антенной решетки акустолокатора» Методы и устройства передачи и обработки информации, № 1, с. 96-98 (2001)

Беляев В.Е., Булкин В.В. «Формирование диаграммы направленности акустической системы с неэквидистантным расположением излучателей в решетке» Методы и устройства передачи и обработки информации, № 4, с. 345-352 (2004)

Рассмотрены вопросы диаграммообразования криволинейных неэквидистантных излучающих систем, составлен алгоритм и программа расчета акустического поля. Экспериментально показано, что имеет место оптимальный радиус сферы расположения излучателей, обеспечивающий диаграмму направленности, близкую к оптимальной для всех рабочих частот.

Красненко Н.П., Раков Д.С., Сандуков Ц.Д. «Излучающие акустические антенные решетки для атмосферных приложений» Методы и устройства передачи и обработки информации, № 11, с. 164-172 (2009)

Рассмотрены вопросы создания и использования направленных акустические антенн в виде антенных решеток в системах звукового вещания и оповещения, а также в акустических локаторах для дистанционного зондирования атмосферы. Приведен краткий обзор и описание антенных решеток для существующих систем. Сформулированы предъявляемые к ним требования. Приведены расчеты характеристик мобильной излучающей антенной решетки и результаты ее испытаний.

Ватульян А.О., Дударев В.В. «О реконструкции неоднородных свойств пьезоэлектрических тел» Вычислительная механика сплошных сред, 5, № 3, с. 259-264 (2012)

Рассмотрена обратная задача реконструкции неоднородных законов изменения характеристик электроупругого тела. Представлена слабая постановка, на основе которой возможно построение операторных уравнений, связывающих искомые и заданные функции в обратной задаче. Подход проиллюстрирован на решении задачи реконструкции неоднородного модуля податливости для продольно поляризованного электроупругого стержня. Прямая задача исследования продольных колебаний неоднородного стержня сведена к уравнению Фредгольма второго рода. Обратная задача реконструкции переменной податливости изучена в рамках дополнительной информации об амплитудно-частотной характеристике свободного конца консольно защемленного стержня. Построен итерационный процесс, на каждом шаге которого поправки определяются из интегрального уравнения Фредгольма первого рода, причем его численное решение строится с использованием регуляризующего метода А.Н. Тихонова с автоматическим выбором параметра регуляризации. Представлены результаты вычислительных экспериментов по восстановлению монотонных и немонотонных законов изменения модуля податливости.

Голуб М.В., Шпак А.Н., Buethe I., Fritzen C.P. «Моделирование гармонических колебаний и определение резонансных частот полосового пьезоэлектрического актуатора методом конечных элементов высокого порядка точности» Вычислительная механика сплошных сред, 8, № 4, с. 397-407 (2015)

Моделируется динамическое поведение прямоугольного полосового пьезоэлектрического актуатора с помощью метода конечных элементов высокого порядка точности. Строится гармоническое решение в частотной области, что позволяет применить преобразование Лапласа для построения решения во временной области. В качестве аппроксимационных полиномов и тестовых функций используются полиномы Гаусса–Лежандра–Лобатто. Рассматривается два варианта граничных условий. В первом случае все границы пьезоактуатора свободны от напряжений, электрический потенциал задан на нижней границе, в то время как на верхней границе он равен нулю, также нулевыми являются электрические перемещения на боковых границах. Во втором случае на нижней границе приложены некоторые нормальная и касательная нагрузки, при этом на левой боковой границе пьезоактуатор жестко защемлен. Составляется система линейных алгебраических уравнений относительно функций перемещений и электрического потенциала в узловых точках. Вектор-столбец правой части системы формируется в соответствии с граничными условиями из электрических потенциалов на границе, а в случае смешанных граничных условий, еще и из нормальных и касательных напряжений на нижней границе актуатора. Результаты моделирования сравниваются с результатами, полученными с помощью пакета Comsol Multiphysics: проводится сопоставление функций перемещений, напряжений, электрического потенциала и электрических перемещений, а также максимальных и минимальных значений этих величин. Анализируется поведение пьезоактуатора в зависимости от граничных условий и частоты гармонических колебаний. Рассчитываются резонансные частоты колебаний актуатора для различных граничных условий, изучается соответствующие резонансным частотам собственные формы колебаний.

Вульфсон И.И. «Об условиях возникновения субгармонических резонансов при неодночастотном возбуждении» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 2, с. 3-9 (2005)

Установлено, что дополнительное высокочастотное или низкочастотное возбуждение оказывает существенное влияние на уровень диссипации, определяющий условия возникновения субгармонических резонансов. Применительно к аналитической постановке задачи показана эффективность перехода к модифицированному Дифференциальному уравнению, в котором дополнительное возбуждение заменено энергетически эквивалентной коррекцией диссипативной силы. Для диссипа-тивной силы, отвечающей рессорной характеристике, кулонову трению и их совместному воздействию, получены аналитические зависимости, позволяющие прогнозировать возможность возбуждения субгармонических резонансов. Установлено хорошее качественное и количественное совпадение результатов аналитичес- кого исследования и компьютерного моделирования.

Потапенко М.А. «О самосинхронизации инерционных вибровозбудителей с внутренней степенью свободы» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 4, с. 20-24 (2015)

Рассмотрена модель поведения двух соосных дебалансных вибровозбудителей с внутренней степенью свободы, установленных на твердом теле и три условия, обеспечивающие временную устойчивость синфазного режима. Найдено аналитическое выражение для радиуса подвижной массы, при этом условия устойчивости Блехмана–Шперлинга выражены через параметры системы; установлены области изменения параметров, при которых все условия выполняются.

Потапенко М.А. «Влияние дополнительных степеней свободы колебательной части системы на самосинхронизацию механических вибровозбудителей» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 6, с. 16-20 (2015)

Исследована модель в виде массивного твердого несущего тела с жестко закрепленными массивными вибровозбудителями. Рассмотрены варианты присоединения к несущему телу дополнительных масс, закрепленных на упругих элементах, обеспечивающих устойчивость желаемой фазировки вращения возбудителей, которая при отсутствии этих масс неустойчива. Основное внимание уделяется машинам, работающим в заведомо стабильном, послерезонансном режиме.

Шляхин Д.А. «Динамическая осесимметричная задача прямого пьезоэффекта для круглой биморфной пластины» Вестник Пермского государственного технического университета. Механика, № 1, с. 164-180 (2017)

Рассматривается динамическая осесимметричная задача для круглой биморфной конструкции, состоящей из металлической подложки и пьезокерамической аксиально поляризованной пластины. Ее изгибные колебания осуществляются за счет действия на торцевой поверхности механической нагрузки (нормальных напряжений), являющейся произвольной функцией радиальной координаты и времени. Учитывается жесткое и шарнирное закрепление цилиндрической поверхности пластины. Исходные расчетные соотношения сформулированы для пьезокерамического материала с гексагональной кристаллической решеткой класса 6 mm. Для решения задачи теории электроупругости в трехмерной постановке используются конечные интегральные преобразования Ханкеля по аксиальной координате и обобщенное преобразование (КИП) по радиальной переменной. При этом на каждом этапе решения проводится процедура стандартизации, которая позволяет реализовать соответствующий алгоритм преобразования. В первом случае краевые условия представляются в смешанной форме, а во втором приводятся к однородным путем введения вспомогательных функций. Данный подход позволяет получить точные, в рамках используемых моделей, расчетные соотношения в наиболее общем виде. Построенное замкнутое решение позволяет определить частотный спектр собственных осесимметричных колебаний, напряженно-деформированное состояние и характер изменения индуцируемого электрического поля биморфной пластины. Это дает возможность на основании анализа связанности электрических и механических полей напряжений научно обосновать конструктивные решения проектируемых приборов, определить способ фиксации электрического сигнала, подобрать все геометрические, а также физические характеристики типовых элементов пьезокерамических преобразователей. Разработанный алгоритм решения позволяет также решать задачи теории упругости и электроупругости для круглых толстых и тонких пластин с произвольным количеством слоев при наиболее общих условиях загружения без использования кинематических гипотез.

Кеворкянц С.С. «Аналитическое представление функций Грина системы уравнений Био упругих волн в двухфазной однородной среде» Физика Земли, № 11-12, с. 16-23 (2012)

Система векторных уравнений Био в частотном пространстве, как известно, представляет два векторных дифференциальных уравнения в частных производных эллиптического типа с неизвестными векторами смещения твердой и жидкой фаз. Рассматривая ее как один из основных подходов к теоретическому изучению упругих волн в двухфазных влагонасыщенных средах (наряду с системой уравнений Прайда), автор предлагает аналитическое решение системы неоднородных уравнений Био в частотном пространстве, которое сводится к нахождению ее фундаментального решения (функций Грина). Решение данной задачи складывается из решений двух систем уравнений Био, в первой из которых неоднородным является только первое уравнение, а во второй – только второе уравнение, при этом показано, что во втором уравнении системы Био правая часть является исключительно потенциальной функцией. Фундаментальное решение полной системы неоднородных уравнений Био (в которой оба уравнения неоднородны) представлено в виде матрицы-тензора Грина, для скалярных элементов которого приводятся аналитические выражение. В полученных выражениях, описывающих упругие смещения как твердой, так и жидкой фазы представлены три типа волн – продольные волны первого и второго рода (соответственно быстрые и медленные волны) и поперечные волны. Между одноименными (описывающими один и тот же тип волн) составляющими выражений для функций Грина упругих волн в твердой и жидкой фазе имеет место связь через коэффициент, каким связаны составляющие векторов смещения твердой и жидкой фазы, соответствующие данному типу волн.

Шикина В.Е. «Расчет частоты колебаний пьезокерамического первичного преобразователя для массового расходомера жидкостей» Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки, № 1, с. 54-63 (2014)

Актуальность и цели. Измерение массового расхода необходимо в таких областях промышленности, как химическая, нефтехимическая, пищевая, фармацевтическая, целлюлозно-бумажная. Традиционные конструкции массовых расходомеров содержат одну или две металлические измерительные трубки, совершающие кориолисовые колебания за счет наличия внешнего виброгенератора, расположенного в центре, и двух датчиков, регистрирующих данные колебания на концах измерительной трубки. В качестве виброгенераторов либо в качестве датчиков регистрации могут применяться пьезоэлементы в форме пластин. Представляет интерес разработка измерительной трубки, полностью выполненной из пьезокерамического материала с нанесенными электродами. Это упрощает конструкцию, поскольку не требует наличия внешних возбудителей и сенсоров. Целью данной работы является исследование характеристик первичного преобразователя для массового расходомера, представляющего собой пьезоэлектрический резонатор, по которому протекает измеряемая жидкость. Материалы и методы. Для определения зависимости частоты изгибных колебаний преобразователя от массового расхода протекающей среды использован синтез при исследовании динамических характеристик и устойчивости тел вращения и гидродинамических процессов в колеблющихся потоках жидкостей. С учетом особенностей взаимодействия потока с внутренней поверхностью пьезорезонатора в качестве основных параметров жидкостей, оказывающих влияние на его стенки, определены касательное напряжение и максимальная безразмерная толщина вязкого подслоя. Результаты. Исследована зависимость частоты колебаний пьезорезонатора от скорости течения, плотности и вязкости различных жидкостей, что в конечном итоге определяет массовый расход. Проведены эксперименты с проливом через преобразователь воды, пива, молока и тосола-40. Все зависимости на начальном участке носят нелинейный характер. Прослеживается повторяемость результатов при соблюдении одних и тех же условий. Выводы. Проведенные экспериментальные исследования преобразователя подтвердили теоретические расчеты и показали возможность его использования для измерения малых расходов в пищевой, химической и фармацевтической отраслях.

Александров В.А., Копысов С.П., Тонков Л.Е. «О механизме генерации струи с поверхности жидкости вибрирующей пластиной» Химическая физика и мезоскопия, 19, № 1, с. 119-128 (2017)

Экспериментально исследован механизм образования струи на поверхности жидкости вблизи края вибрирующей пластины, частично погруженной в жидкость. Воздействие на жидкость вибрирующей пластины в условиях резонансных изгибных колебаний возбуждает на поверхности слоя жидкости, смачивающей поверхность пластины, капиллярные колебания в виде ряби Фарадея. Двумерные капиллярные волны возникают также на искривленной поверхности жидкости вблизи краев вибрирующей пластины. Колебания участка пластины на поверхности жидкости создают гидродинамическое давление, которое приводит к возникновению вихревых поверхностных течений. При определенном положении вибрирующей пластины в жидкости капиллярные колебания в виде стоячих волн образуются вдоль границы смачивающего слоя жидкости непосредственно под свободным краем пластины. Колебания края пластины модулируют эти волны в поперечном направлении, в результате которого происходит периодическое изменение кривизны поверхности смачивающего слоя жидкости с отрицательной на положительную. Наложение периодически изменяющихся сил инерции с частотой вибраций пластины и давления Лапласа в возбуждаемых капиллярных стоячих волнах на поверхностное течение под краем пластины инициирует периодический выброс частиц жидкости, создающих струю.

Быстрова Н.А., Степанов Б.Г. «Входной электрический импеданс и коэффициент полезного действия ультразвуковых преобразователей с фазированным возбуждением двух пьезопластин» Дефектоскопия, № 3, с. 3-11 (2017)

Для ультразвукового преобразователя с двумя независимо возбуждаемыми пьезопластинами, разделенными между собой диэлектрическим слоем, проанализирован характер изменения их полной входной проводимости, ее активной и реактивной составляющих по сравнению со случаем синфазного возбуждения преобразователя. В соответствии с решением задачи синтеза, обеспечивающим равномерную амплитудно-частотную и линейную фазочастотную характеристики излучения, рассмотрены и приведены результаты расчетов КПД для различных вариантов построения преобразователя.

Коновалов С.И., Кузьменко А.Г. «К вопросу об учете влияния прямого пьезоэффекта при исследовании импульсного режима работы пьезоизлучателя методом Даламбера» Дефектоскопия, № 4, с. 49-56 (2017)

Рассмотрен излучатель в виде пьезопластины, нагруженной на водную среду. В качестве электрических сигналов, подаваемых на пластину, рассмотрены сигналы сложной формы, состоящие из двух полупериодов, один из которых является возбуждающим, а другой – компенсирующим. Исследование импульсного акустического сигнала на выходе преобразователя проведено методом Даламбера (без учета прямого пьезоэффекта) и спектральным методом Фурье. Схожесть полученных результатов свидетельствует о корректности применения метода Даламбера и возможности его использования для оценки формы сигналов, излучаемых пьезопреобразователем.

Толипов Х.Б. «Возможности повышения эффективности бесконтактного излучателя акустических волн» Дефектоскопия, № 4, с. 71-74 (2017)

Разработана конструкция электромагнитоакустического излучателя, позволяющего возбуждать на узкой области поверхности металлоизделий акустические волны с широким спектром и c большой амплитудой при низких напряжениях на индукторе. Предложено техническое решение, позволяющее располагать индуктор излучателя непосредственно на поверхности изделия.

Данилов В.Н., Разыграев А.Н., Коберник А.В. «Моделирование акустического тракта наклонного раздельно-совмещенного преобразователя продольных волн для цилиндрического отражателя» Контроль. Диагностика, № 2, с. 18-27 (2017)

На основе модели акустического тракта прямого раздельно-совмещенного преобразователя продольных волн для цилиндрического отражателя разработана модель тракта для наклонного раздельно-совмещенного (РС) преобразователя с одинаковыми параметрами излучающей и приемной частей. Определение угла ввода и угла направления на точку отражения в плоскости контроля осуществляется путем численного решения системы из двух трансцендентных уравнений. Приведены примеры расчета сигнала РС-преобразователя для различных параметров и показаны возможности влияния на его чувствительность.

Неверов А.Н. «Колебательная система для ультразвуковой ударной обработки» Упрочняющие технологии и покрытия, № 3, http://www.mashin.ru/eshop/journals/uprochnyayuwie_tehnologii_i_pokrytiya/2016/03/ (2017)

Показана теоретическая и практическая возможность существенного повышения амплитуды колебаний стержневых ультразвуковых колебательных систем подбором элемента связи между преобразователем и инструментом. В качестве элемента связи может использоваться шпилька или хвостовик. При этом акустический контакт шпильки или хвостовика с преобразователем и инструментом осуществляется только по ниткам резьбы, стыковый контакт между преобразователем и инструментом отсутствует.

Донской А.В., Келлер О.К., Кратыш Г.С. (1982). 208 с.

В книге изложены вопросы расчета, конструирования и эксплуатации ультразвуковых установок. Уделено внимание их энергетическим характеристикам, выбору оптимальных моделей режимов работы генераторов и акустических преобразователей. Первое издание книги вышло в 1968 г. Второе издание дополнено материалами о тиристорных и машинных генераторах, о согласовании системы генератор–нагрузка и об автоматической подстройке частоты.