Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

04.09 Волноводы, волны в трубах и направляющих системах

 

Комкин А.И., Миронов М.А., Быков А.И. «Поглощение звука резонатором Гельмгольца» Акустический журнал, 63, № 4, с. 356-363 (2017)

Рассмотрены характеристики поглощения резонатора Гельмгольца, размещенного на торцевой стенке круглого канала. Экспериментально исследована зависимость коэффициента поглощения резонатора от диаметра его горла и глубины полости резонатора. На основе полученных экспериментальных данных проведена верификация существующей линейной аналитической модели резонатора Гельмгольца, по результатам которой определена диссипативная присоединенная длина горла резонатора, обеспечивающая соответствие экспериментальных и расчетных данных. Получены зависимости поглощения звука резонатором Гельмгольца от его геометрических параметров. DOI: 10.7868/S0320791917030078

Акустический журнал, 63, № 4, с. 356-363 (2017) | Рубрики: 04.08 04.09

 

Баев А.Р., Прохоренко П.П. «Особенности распространения волн Лэмба в тонких двухслойных материалах» Наука и техника, № 4, с. 52-55 (2008)

Проанализированы особенности распространения пластинчатых волн в тонкой двухслойной пластине и предложены формулы для определения скорости наиболее быстрой пластинчатой моды. Установленная связь позволяет определять толщину слоя покрытия по данным C*S0 и известным упругим параметрам контактирующих материалов. На основе разработанной методики проведены экспериментальные исследования, показавшие хорошее как качественное, так и количественное соответствие между опытными и расчетными данными. Показана принципиальная возможность оценки площади расслоения материалов по данным времени распространения исследуемой моды.

Наука и техника, № 4, с. 52-55 (2008) | Рубрики: 04.09 04.16

 

Степаненко Д.А., Минченя В. «Применение метода передаточных матриц для исследования гибких ультразвуковых волноводов» Наука и техника, № 1, с. 25-31 (2011)

Рассмотрена возможность применения метода передаточных матриц для исследования гибких ультразвуковых волноводов. Использование метода передаточных матриц позволило существенно упростить ранее разработанную авторами методику проектирования и расчета гибких волноводов. Корректность и эффективность предложенной методики подтверждены путем сравнения численных результатов с ранее разработанными моделями и результатами конечноэлементного моделирования.

Наука и техника, № 1, с. 25-31 (2011) | Рубрика: 04.09

 

Степаненко Д.А., Минченя В.Т. «Исследование динамической устойчивости гибких волноводов для ультразвуковой тромбоэктомии» Наука и техника, № 5, с. 41-46 (2011)

Представлены результаты математического моделирования динамической устойчивости гибких ультразвуковых волноводов, применяемых в технике и медицине, в частности, в минимально-инвазивной хирургии. Уравнение параметрических изгибных колебаний волновода с помощью метода Бубнова–Галеркина сводится к уравнению Матьё. Устойчивость решений этого уравнения определяется значениями его коэффициентов и может быть графически представлена с помощью диаграммы Айнса–Стретта. Параметры уравнения Матьё, определяющие устойчивость его решения, находятся с помощью метода конечных элементов с использованием программы ANSYS и языка программирования APDL.

Наука и техника, № 5, с. 41-46 (2011) | Рубрики: 04.09 15.02

 

Луговой И.В., Луговой В.П. «Упругие характеристики кольцевых концентраторов ультразвуковых систем» Наука и техника, № 3, с. 24-27 (2014)

Дано обоснование применения упругих кольцевых концентраторов с переменным сечением ультразвуковых систем. Приведены результаты теоретических расчетов и экспериментальных исследований упругих характеристик кольцевых концентраторов.

Наука и техника, № 3, с. 24-27 (2014) | Рубрика: 04.09

 

Степаненко Д.А., Луговой И.В., Луговой В.П. «Влияние формы кольцевого концентратора ультразвуковой системы на коэффициент усиления амплитуды колебаний» Наука и техника, 15, № 3, с. 209-215 (2016)

Дано теоретическое обоснование создания концентраторов ультразвуковых колебаний на основе кольцевых упругих элементов с некруглым (эллипсообразным) эксцентричным профилем внутреннего контура. Форма внутреннего контура в полярных координатах описывается рядом Фурье по угловой координате, состоящим из постоянного члена и первой и второй гармоник. С помощью метода конечных элементов исследовано влияние геометрических параметров концентратора на коэффициент усиления и собственные частоты колебаний. Показана возможность управления коэффициентом усиления кольцевых концентраторов путем изменения эксцентриситета внутреннего контура и среднего значения толщины поперечного сечения. Коэффициент усиления удовлетворяет условию K, где N – отношение толщин входного и выходного сечений концентратора, и снижается с увеличением порядка моды колебаний. Аналогичное условие выполняется для стержневого конического концентратора, с той разницей, что в случае стержневых концентраторов усиление обеспечивается за счет изменения диаметра, а N представляет собой отношение диаметров. Показано, что изменение формы внутреннего контура позволяет регулировать собственные частоты колебаний концентратора в широком диапазоне без изменения габаритных размеров и существенного изменения коэффициента усиления, что важно для частотного согласования концентратора с ультразвуковой колебательной системой. Преимуществами предложенных концентраторов являются простота конструкции и изготовления, малые габаритные размеры, возможность регулировки собственной частоты колебаний путем изменения статической нагрузки. Разработанные концентраторы могут найти применение в ультразвуковых установках и приборах технологического и медицинского назначения.

Наука и техника, 15, № 3, с. 209-215 (2016) | Рубрики: 04.09 10.06

 

Степаненко Д.А., Минченя В.Т., Луговой В.П., Луговой И.В. «Разработка и исследование нового типа концентраторов ультразвуковых колебаний на основе кольцевых упругих элементов» Материалы. Технологии. Инструменты, 18, № 2, с. 90-94 (2013)

Материалы. Технологии. Инструменты, 18, № 2, с. 90-94 (2013) | Рубрики: 04.09 06.23

 

Бахарев Ф.Л., Назаров С.А. «Лакуны в спектре волновода, составленного из областей с различными предельными размерностями» Сибирский математический журнал, 56, № 4, с. 732-751 (2015)

Рассмотрен акустический волновод (задача Неймана для уравнения Гельмгольца) в форме периодического семейства идентичных бусин, нанизанных на тонкую цилиндрическую спицу. При незначительных ограничениях на геометрию бусин и спицы путем асимптотического анализа установлено раскрытие спектральных лакун и найдены их геометрические характеристики, а основную техническую трудность составляет обоснование асимптотических формул для собственных чисел модельной задачи на ячейке периодичности ввиду произвольности ее формы.

Сибирский математический журнал, 56, № 4, с. 732-751 (2015) | Рубрика: 04.09

 

Бабенко Г.С., Смирнов А.М. «О влиянии вязкости жидкости в гидропроводе на его динамические свойства» Автоматика и телемеханика, 24, № 1, с. 112-115 (1963)

Излагаются результаты экспериментальных исследований влияния вязкости жидкости в гидропроводе на его динамические свойства. Приводятся значения скоростей звука в гидропроводе и амплитудные частотные характеристики гидропровода.

Автоматика и телемеханика, 24, № 1, с. 112-115 (1963) | Рубрика: 04.09

 

Степаненко Д.А., Минченя В.Т., Минченя Н.Т. «Исследование продольных колебаний гибких ультразвуковых волноводов с помощью метода передаточных матриц» Механика машин, механизмов и материалов, № 2, с. 271-275 (2011)

Рассмотрено применение метода передаточных матриц для расчета резонансных частот продольных колебаний гибких ультразвуковых волноводов. Корректность и эффективность предложенной методики подтверждены путем моделирования методом конечных элементов, а также результатами экспериментальных исследований.

Механика машин, механизмов и материалов, № 2, с. 271-275 (2011) | Рубрика: 04.09

 

Степаненко Д.А., Минченя В.Т. «Методика расчета и возможные применения функциональноградиентных ультразвуковых волноводов» Механика машин, механизмов и материалов, № 2, с. 19-23 (2013)

Описана концепция создания ультразвуковых волноводовконцентраторов на основе однород ных по составу функциональноградиентных материалов, например, сплава Cu–Al–Mn с изменением ме ханических свойств, создаваемым путем градиентной термической обработки. Описана методика рас чета таких волноводов с помощью метода передаточных матриц. Путем сравнительного анализа показаны преимущества предлагаемых волноводов по сравнению с традиционно используемыми.

Механика машин, механизмов и материалов, № 2, с. 19-23 (2013) | Рубрика: 04.09

 

Городецкая Н.С., Недилько Е.А. «Распространение антисимметричных волн в ступенчатом упругом волноводе» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 16, № 1, с. 16-26 (2013/2014)

На основе метода суперпозиции проведен расчет дифракции волн Рэлея–Лэмба на вертикальной границе волновода, образованного при жестком контакте двух полуполос разной ширины. Показано, что при отражении первой нормальной волны от границы раздела в ступенчатом волноводе существуют два диапазона частот, в которых наблюдается увеличении энергии отраженного поля. Первый максимум обнаружен вблизи частоты запирания для второй распространяющейся волны в более широком волноводе. Второй максимум существует в более высокочастотной области, когда в более широком волноводе существует две распространяющиеся волны

Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 16, № 1, с. 16-26 (2013/2014) | Рубрика: 04.09

 

Семкiв М.Я., Зражевський Г.М., Маципура В.Т. «Дифракцiя нормальних SH- хвиль на розрiзi скiнченної довжини у пружному хвилеводi» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 16, № 1, с. 54-63 (2013/2014)

Рассмотрено распространение SH-волн в упругом волноводе с конечным разрезом и свободными от напряжений стенками. Проведен анализ дифракции упругих волн на разрезе. Для решения задачи использован метод частичных областей, сводящий ее к бесконечной системе линейных алгебраических уравнений относительно неизвестных амплитуд. Полученная система решалась модифицированным методом вычетов аналитической функции, который базируется на вычислении контурного интеграла как суммы вычетов аналитической функции в комплексной плоскости. Ее свойства определяются расположением нулей и полюсов, выбранных так, чтобы сумма вычетов совпадала с упомянутой системой. При этом возможно отождествить коэффициенты при неизвестных в уравнениях с вычетами. Наличие конечного разреза порождает дополнительную бесконечную систему алгебраических урав- нений из-за сдвига нулей функции. В результате численного решения задачи вычислены частотные зависимости энергетических коэффициентов отражения и прохождения нормальных SH-волн через область, содержащую разрез конечной длины.

Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 16, № 1, с. 54-63 (2013/2014) | Рубрики: 04.09 06.13

 

Вовк И.В., Мацыпура В.Т., Трунов А.А. «Особенности прохождения волны через округленный изгиб плоского волновода» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 16, № 3, с. 3-14 (2013/2014)

Рассмотрена задача о распространении гармонической волны в плоском волноводе со скругленным изгибом, волновые размеры которого сравнимы с длиной волны, а угол поворота равен 90°. Исследовано влияние ширины волновода и радиуса изгиба на энергетический коэффициент прохождения волной области неоднородности. Рассмотрена задача о прохождении импульсного сигнала в изогнутом волноводе постоянной ширины.

Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 16, № 3, с. 3-14 (2013/2014) | Рубрика: 04.09

 

Борисюк А.О. «Функцiя Грiна тривимiрного конвективного хвильового рiвняння для прямого каналу» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 17, № 1, с. 3-16 (2015)

С помощью разработанного в работе метода построена функция Грина трехмерного конвективного волнового уравнения для прямого канала произвольной (но неизменной по длине) формы поперечного сечения с акустически жесткими и акустически мягкими стенками, а также со стенками смешанного типа. Эта функция представляется рядом по акустическим модам канала. Каждый член ряда является суперпозицией прямой и обратной волн, распространяющихся на соответствующей моде вниз и вверх по течению от единичного точечного импульсного акустического источника. В построенной функции Грина в явном виде отражены эффекты равномерного осредненного течения в канале. Они становятся более весомыми при увеличении числа Маха течения, обуславливая, в частности, появление и дальнейшее увеличение асимметрии функции относительно поперечного сечения канала, в котором находится источник. Наоборот, с уменьшением числа Маха влияние течения на функцию Грина слабеет. В случае отсутствия течения в канале полученная функция Грина симметрична относительно указанного сечения. На основании предложенного метода получены функции Грина трехмерного конвективного волнового уравнения для прямых каналов прямоугольного и кругового поперечных сечений. Кроме того, предложено преобразование, позволяющее сводить одномерное конвективное уравнение Кляйна–Гордона к его классическому одномерному аналогу, имеющему известное решение.

Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 17, № 1, с. 3-16 (2015) | Рубрика: 04.09

 

Борисюк А.О. «Функцiя Грiна тривимiрного конвективного рiвняння Гельмгольца для прямого каналу» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 17, № 2, с. 3-14 (2015)

Разработанным в работе методом построена функция Грина трехмерного конвективного уравнения Гельмгольца для бесконечного прямого канала произвольной (но неизменной по его длине) формы и площади поперечного сечения с акустически жесткими и акустически мягкими стенками, а также со стенками смешанного типа. Она допускает представление в форме ряда по акустическим модам канала. В построенной функции Грина в явном виде отражены эффекты равномерного осредненного течения в канале. Они становятся более существенными с увеличением числа Маха течения, приводя, в частности, к появлению и дальнейшему нарастанию асимметрии функции относительно поперечного сечения, в котором находится акустический источник. В случае же отсутствия течения полученная функция Грина сохраняет симметрию относительно этого сечения. На основании упомянутого метода получены функции Грина трехмерного конвективного уравнения Гельмгольца для бесконечных прямых каналов с круговым и прямоугольным поперечным сечением и различными типами стенок.

Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 17, № 2, с. 3-14 (2015) | Рубрика: 04.09

 

Вовк И.В., Мацыпура В.Т., Троценко Я.П. «Сравнение двух подходов к решению волновых за- дач методом частичных областей при наличии пересекающихся областей» Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 17, № 2, с. 15-22 (2015)

Дано описание двух подходов, позволяющих применить метод частичных областей в тех случаях, когда смежные частичные области пересекаются. Сравнение эффективности подходов проведено на примере построения решения задачи о распространении плоской волны в круглом цилиндрическом волноводе со сферической полостью.

Акустический вестник (Акустичний вiсник, укр.), 17, № 2, с. 15-22 (2015) | Рубрика: 04.09

 

Ватульян А.О., Юров В.О. «Исследование дисперсионных свойств неоднородного пьезоэлектрического волновода при наличии затухания» Акустический журнал, 63, № 4, с. 339-348 (2017)

Исследованы дисперсионные соотношения неоднородного по толщине пьезоэлектрического слоя с затуханием. В рамках концепции комплексных модулей задача сведена к изучению матричного дифференциального уравнения первого порядка с комплексными коэффициентами. Аналитически и численно изучены некоторые закономерности строения дисперсионных соотношений. Осуществлен асимптотический анализ в низкочастотной области. DOI: 10.7868/S0320791917040153

Акустический журнал, 63, № 4, с. 339-348 (2017) | Рубрики: 04.09 06.14