Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова. М.: Физический ф-т МГУ. 2002

 

Руденко О.В. «Предисловие (памяти профессора Владимира Александровича Красильникова)» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 5-7 (2002)

Владимир Александрович Красильников родился 14 сентября 1912 года в г. Симбирске (ныне Ульяновск). Окончил физический факультет МГУ в 1935 г. В течение 1935–1937 гг. работал ассистентом университета в г. Горький (ныне Нижний Новгород). Затем, в 1937–1950 гг., работал в Институте Теоретической геофизики АН СССР младшим и старшим научным сотрудником. По совместительству в 1944–1950 гг. работал старшим преподавателем физического факультета МГУ. Кандидатом физ.-мат. наук стал в 1942 г., доктором – в 1953 г. В 1950 г. он вернулся на физический факультет как на место своей основной работы. Был вначале доцентом, а затем, с 1955 г. – профессором. С 1975 по 1987 г. заведовал кафедрой акустики. По совместительству в период с 1969 по 1980 г. заведовал Отделом ультразвука Акустического института АН СССР. С 1987 г до своей кончины в 2000 г. оставался профессором кафедры акустики. Среди его учеников – 8 докторов и более 30 кандидатов наук, среди них – доктора, профессора, Лауреаты Государственных премий, иных правительственных наград и академических званий. В.А. Красильников выполнил первые в мире эксперименты по распространению звука в турбулентной атмосфере (1939–1953 гг.), измерив флуктуации фазы и амплитуды сигнала. Эти результаты повлияли на создание А.Н. Колмогоровым и А.М. Обуховым теории локально-изотропной турбулентности и подтвердили их знаменитый закон «2/3». В.А. Красильников объяснил замирание сигнала (фединги) и флуктуации пеленга при распространении УКВ радиоволн в турбулентной атмосфере, а также наблюдаемые мерцания звезд. В.А. Красильников известен во всем мире как один из основоположников нелинейной акустики. Ему принадлежит первое наблюдение акустических гармоник в жидкостях, эффектов образования пилообразных волн, нелинейного поглощения и насыщения интенсивности волны. Он впервые наблюдал генерацию гармоник в твердых телах, обнаружил рассеяние звука на звуке при взаимодействии продольных и сдвиговых волн, дал прямое подтверждение правил отбора при когерентных фонон-фононных взаимодействиях. Еще в 1960-е годы В.А. Красильников обнаружил «запрещенные» взаимодействия волн в твердых телах (в частности, генерацию 2-й сдвиговой гармоники), очень чувствительные к нарушениям однородности среды (дислокациям, внутренним напряжениям, наличию трещин, зерен, флюидонасыщенных пор). Это была первая работа по «структурной» нелинейности, которая, как оказалось, на 3–4 порядка превосходит обычную нелинейность однородных сред. Этим В.А. Красильников заложил основы методов нелинейной акустический диагностики, широко используемой ныне в промышленности, строительстве, геофизике и медицине. Научная деятельность В.А. Красильникова отмечена Государственной премией СССР 1985 года «За развитие основ нелинейной акустики и ее приложений», Ломоносовской премией МГУ 1976 г. за «Цикл исследований по нелинейной акустике», Почетной грамотой и Премией Ректора МГУ 1951 г. «За лучшую работу, выполненную на физическом факультете» (аналог сегодняшних Ломоносовских премий) на тему «О влиянии пульсаций коэффициента преломления в атмосфере на распространение ультракоротких радиоволн» и Премией Российской Академии наук имени Л.И. Мандельштама 2000 г. за цикл работ «Волны и турбулентность». В.А. Красильников избран Заслуженным профессором МГУ, Почетным членом Акустического общества США, Почетным академиком Российской академии естественных наук. Он много лет (1962–1999) был членом редколлегии журнала «Вестник Московского университета. Физика, Астрономия», а в течение 1975–1980 гг. – его главным редактором. Входил в редколлегию «Акустического журнала», был членом ученых и диссертационных советов в МГУ и в Акустическом институте. Опубликовал около 200 статей и книг, в том числе: Звуковые и ультразвуковые волны в воздухе, жидкостях и твердых телах. М.: Наука, 1960. (Имеются переводы на английский и китайский языки). Введение в нелинейную акустику (Совместно с Л.К. Зарембо). М.: Наука, 1966. Введение в физическую акустику (Совместно с В.В. Крыловым). М.: Наука, 1984. Введение в акустику. М.: Изд. МГУ, 1992. Факт создания В.А.Красильниковым ведущей научной школы получил официальное признание. В 1996 г. состоялся первый конкурс «Ведущие научные школы России», по итогам которого коллектив кафедры был удостоен Правительственного гранта. Руководителем проекта-победителя под названием «Физика мощных акустических полей – нелинейная акустика» был профессор В.А. Красильников. В дальнейшем эта научная школа еще не раз получала поддержку благодаря своей успешной научной деятельности и достижениям в области подготовки физиков-акустиков высшей квалификации. В настоящее время В.А. Красильникова уже нет в живых, но его сотрудники, ученики и коллеги продолжают работать, и настоящий сборник содержит обзор некоторых результатов, полученных ими в последние годы. Сборник открывается двумя статьями, написанными самим В.А. Красильниковым незадолго до его смерти. Они интересны тем, что здесь сам автор подводит итог своей деятельности в двух направлениях, которым он посвятил основную часть своей жизни. Первая статья под названием «Линейное и нелинейное распространение звука в турбулентной и неоднородной среде» посвящена результатам первого периода его научной работы. Как уже говорилось, эти достижения отмечены Премией МГУ за лучшую научную работу (1951 г.) и Премией им. Л.И. Мандельштама Российской Академии Наук (2000 г.). Второй обзор: «Нелинейная акустика конденсированных сред: история и развитие» посвящена итогам зрелых лет его научной жизни. Эти достижения отмечены Государственной премией СССР (1985 г.) и Ломоносовской премией (1976 г.). Обе работы, мы надеемся, будут интересны широкому кругу читателей как с научной, так и с исторической точек зрения. Основная часть статей в сборнике написана научными группами кафедры акустики. В отличие от обычных журнальных статей, авторы старались более широко взглянуть на результаты своей работы, причем изложить их так, чтобы подчеркнуть связь с основополагающим вкладом В.А. Красильникова. Кроме того, мы попросили тех ведущих ученых из других организаций, кто наиболее близок к тематике исследований, инициированных В.А. Красильниковым, а также поддерживает тесные научные связи с кафедрой, написать аналогичные обзоры. Всем, кто нашел время и откликнулся на наше обращение, мы выражаем искреннюю благодарность. Разумеется, в рамках одного сборника невозможно дать полную картину того, как развиваются в наше время оба направления («Нелинейная Акустика» и «Волны и Турбулентность»), родоначальником которых был В.А.Красильников. Более полная и наиболее «свежая» информация по первому из этих направлений дана в трудах 16-го Международного Симпозиума по Нелинейной Акустике (ISNA-16), который состоялся в Москве, на физическом факультете МГУ, с 19 по 23 августа 2002 года. Около 200 Российских и 150 зарубежных участников Симпозиума во время церемонии его открытия единодушно согласились с предложением посвятить этот крупный международный форум памяти выдающегося ученого и светлого человека, педагога, воспитавшего не одно поколение советских и российских акустиков, Владимира Александровича Красильникова.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 5-7 (2002) | Рубрики: 03 04.01 05.01 05.02

 

Красильников В.А. «Линейное и нелинейное распространение звука в турбулентной и неоднородной среде» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 8-20 (2002)

По счастливому стечению обстоятельств автор был одним из первых, кто проводил эксперименты по распространению звуковых волн в турбулентной атмосфере (1939–1952 гг.). Полученные результаты были интерпретированы с точки зрения развитой в то время статистической теории локальной изотропной турбулентности Колмогорова–Обухова. Эти результаты были одними из первых, которые подтверждали эту теорию. Можно сказать, что эта теория и проведенные эксперименты стимулировали развитие фундаментальной проблемы "турбулентность и волны ". Результаты теории в настоящее время образуют основу для анализа сигналов и широкого использования компьютерной техники для исследований по распространению акустических и электромагнитных волн в турбулентной среде. Дается исторический обзор развития теории, обсуждаются некоторые эксперименты в атмосфере и морской среде.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 8-20 (2002) | Рубрика: 05.02

 

Красильников В.А. «Нелинейная акустика конденсированных сред: история и развитие» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 21-30 (2002)

Обсуждается начальный период истории развития теоретических и экспериментальных исследований по акустическим волнам конечной амплитуды (ВКА) и работы 1955–1965 гг. по нелинейной волновой акустике конденсированных сред – жидкостей и (преимущественно) твердых тел, проведенных в России, главным образом на кафедре акустики физического факультета Московского университета. В указанный период времени впервые проведены прямые измерения амплитуд гармоник ВКА на ультразвуковых частотах в жидкостях и твердых телах, в том числе и при сравнительно небольших интенсивностях. Такие измерения оказались возможными из-за малого поглощения акустических волн в жидкостях и твердых телах и отсутствии в них дисперсии, а поэтому накоплением искажения формы волны на пути их распространения. Показано, что сдвиговые волны при своем распространении обладают нелинейными свойствами при локальных воздействиях на твердое тело (давление, нагревание), тогда как такие явления запрещены согласно классической теории кристаллической решетки. Здесь впервые обращено внимание на проявление так называемой структурной нелинейности (кроме известных до этого геометрической и физической нелинейности), вызванной структурными дефектами (остаточные напряжения, микротрещины, дислокации и т.д.). Делаются замечания о возможной корреляции между пределом прочности хрупких твердых тел и величинами упругих модулей высших порядков этих тел. Обсуждаются исследования так называемой контактной ("хлопающей") нелинейности и приводится пример фонон-магнонного взаимодействия в магнитоупорядоченных кристаллах.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 21-30 (2002) | Рубрики: 05.01 05.02

 

Руденко О.В., Шанин А.В. «Нелинейные явления в системах с конечным смещением границ» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 31-46 (2002)

Рассматривается новый класс явлений, имеющих место как в линейных, так и в нелинейных волновых системах в тех случаях, когда смещение границы нельзя считать бесконечно малым. Исследуется процесс излучения бегущих волн в полубесконечную среду а также генерация стоячих волн в высокодобротном резонаторе. Обнаружены явления искажения профиля волны, нелинейного взаимодействия регулярного и шумового спектра при наличии шума, а также захвата частоты при резонансе.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 31-46 (2002) | Рубрика: 05.02

 

Буров В.А., Вечерин С.Н., Румянцева О.Д. «Влияние ширины пространственного спектра вторичных источников на единственность и устойчивость решения обратной задачи акустического рассеяния» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 47-69 (2002)

Обратная задача рассеяния – задача восстановления внутренней структуры объекта, исследуемого посредством зондирования его волновыми полями, – является нелинейной некорректной задачей. Это сочетание свойств делает особенно сложным и, вместе с тем, актуальным анализ возможностей ее устойчивого и единственного решения. Действительно, некорректность задачи естественным образом приводит к неустойчивости решения. Вместе с тем, нелинейность решения задачи относительно экспериментально измеряемых данных рассеяния означает, что характер единственности и устойчивости решения может существенным образом изменяться с ростом силы рассеивателя. Возможность возникновения неединственности обусловлена существованием внутри области, занятой рассеивателем, ненаблюдаемых конфигураций вторичных источников (возмущений), не создающих волнового поля вне этой области в конкретном эксперименте. (Каждый эксперимент соответствует фиксированному падающему полю, зондирующему рассеиватель, и совокупности конечного числа различных направлений наблюдения рассеянного поля – данных рассеяния.) Механизм возникновения неединственности следующий. В процессе многократного рассеяния волн ширина пространственного спектра вторичных источников увеличивается. Это расширение приводит к увеличению числа независимых степеней свободы, описывающих вторичные источники. В свою очередь, такое увеличение приводит к возможности возбуждения конфигураций, ненаблюдаемых во всем множестве экспериментов, что имеет следствием неединственность решения. В статье проблема единственности и устойчивости рассматривается в терминах дискретизованной обратной задачи рассеяния. При этом число степеней свободы, определяющее характер дискретизации функций рассеивателя и вторичных источников, может существенно изменяться от задачи к задаче, обеспечивая адекватность дискретного рассмотрения физической сущности задачи. Это число зависит как от пространственного размера области рассеяния, так и от ширины пространственных спектров рассеивателя и его вторичных источников. Показано, что именно число степеней свободы вторичных источников определяет, какой объем дискретизованных данных рассеяния необходим для обеспечения единственности решения. Если этот объем достижим в совокупности проводимых экспериментов, и для его достижения процесс съема дискретных данных рассеяния не требует превышения определенного предела "классической" разрешающей способности, решение обратной задачи сохраняет как единственность, так и устойчивость. Поставлена и решена статистическая задача об оценке формы и максимально возможной ширины пространственного спектра вторичных источников, характерных для того или иного класса рассеивателей с заданными среднестатистическими параметрами. Эта оценка важна при анализе возможности решения обратных задач, в том числе, для исследования вопроса о единственности и устойчивости решения и для правильной организации томографического эксперимента. Приводятся результаты машинного моделирования задачи оценки энергетического спектра вторичных источников, сравнивается среднестатистический ожидаемый спектр с частной реализацией спектра. В случае сильно выраженных эффектов перерассеяния, ширина оцениваемого спектра определяется, главным образом, эффективным контрастом скорости в ансамбле рассеивателей и слабо зависит от характерного масштаба пространственных флуктуации этих рассеивателей.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 47-69 (2002) | Рубрика: 04.04

 

Алексеев В.Н., Рыбак С.А. «Простые уравнения состояния для биологических сред» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 70-78 (2002)

Проведен анализ нескольких простых моделей вязкоупругих сред, применяемых в медицинской акустике. Предложены новые варианты уравнений состояния вязкоупругого вещества, подчиняющихся принципам причинности и нарастания энтропии.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 70-78 (2002) | Рубрика: 06.10

 

Зайцев В.А., Назаров В.Н., Беляева И.Ю. «Нелинейное волновое уравнение для микронеоднородных упругих сред и эффекты структурно-обусловленной дисперсии» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 79-95 (2002)

Для сред с микроструктурно-обусловленной нелинейностью получены нелинейное уравнение состояния и соответствующее ему волновое уравнение, учитывающие присущую таким материалам частотную зависимость нелинейности и обобщающее уравнения нелинейной акустики однородных сред (уравнения КдВ–Бюргерса и нелинейные уравнения с линейной релаксацией). Теоретическпий анализ проводится в рамках предложенной реологической модели микронеоднородного материала в виде упругой среды-матрицы, содержащей дефекты, проявляющие нелинейную зависимость "напряжение-деформация" и релаксационные свойства. В реальных средах такие дефекты соответствуют, например, трещинам, межзеренным контактам и другим подобным включениям. Предложенная модель может быть применена для описания широкого класса микронеоднородных сред, таких как земные породы, конструкционные материалы, металлы с дефектами и т.п.. Полученные уравнения последовательно учитывают следующие свойства среды: (1) микроструктурно-обусловленное поглощение (включая частотно-независимую добротность), (2) сопутствующую такому поглощению дисперсию скорости звука, (3) повышенный уровень "структурной" упругой нелинейности и (4) дисперсию нелинейности материала. Для иллюстрации влияния микроструктурно-обусловленной частотной зависимости нелинейности в рамках полученных уравнений проанализированы некоторые типичные нелинейные эффекты (генерация волн разностной частоты и второй гармоники, самодемодуляция высокочастотных импульсов). Показано, что частотная зависимость нелинейности структурно-неоднородных сред может приводить к существенным количественным и качественных отличиям в характере нелинейных процессов по сравнению со случаем однородных сред, обладающих "классической " (атомарной) нелинейностью.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 79-95 (2002) | Рубрика: 05.02

 

Коробов А.И., Батенев А.В., Бражкин Ю.А., Экономов А.Н., Нин Ван «Экспериментальные исследования влияния внутренней структуры на упругие и акустические свойства структурно-неоднородных материалов» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 96-113 (2002)

Приводятся результаты экспериментальных исследований влияния внутренней структуры на нелинейные упругие и акустические свойства некоторых поликристаллических металлов. Исследования нелинейных свойств проводились статическими, квазистатическими и динамическими методами. Изменение внутренней структуры материалов происходило в результате термической обработки и пластической деформации исследуемых материалов и контролировалось с помощью металлографичекого и рентгеноструктурного анализа. Установлена корреляция между внутренней структурой исследованных материалов и их упругими и акустическими свойствами.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 96-113 (2002) | Рубрика: 04.16

 

Солодов И.Ю., Коршак Б.А., Баллад Е.М. «Неклассические свойства, эффекты и проявления контактной акустической нелинейности в твердых телах» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 114-129 (2002)

Проведен комплекс экспериментальных и теоретических исследований контактной акустической нелинейности (КАН) в твердых телах. Представлены результаты экспериментального моделирования нелинейных колебаний контактной границы. Разработана феноменологическая модель трещиноватого дефекта в твердом теле, позволяющая описать экспериментально наблюдаемую генерацию высших гармоник в области нелинейного контакта. Исследованы основные проявления КАН для различных экспериментальных ситуаций: КАН в акустических резонаторах, КАН в случае распространения объемных и поверхностных акустических волн в твердом теле. Экспериментально изучена генерация высших гармоник и кратных субгармоник основной частоты, получены динамические и спектральные характеристики этих процессов. С позиций теории нелинейного и параметрического резонансов, дано объяснение явлению генерации кратных субгармоник на КАН. Исследована зависимость сценария развития нелинейных процессов в области локального дефекта от параметров контакта. Показано, что совокупность нелинейных явлений, характерных для модельных экспериментов, также наблюдается и при распространении акустических волн в трещиновато-неоднородных средах. На основе проведенных исследований предложен и экспериментально опробован ряд методик нелинейного неразрушающего контроля материалов.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 114-129 (2002) | Рубрика: 05.04

 

Карпачев С.Н., Яфасов А.И. «Пористость и магнито-акустический резонанс в никель-цинковом поликристаллическом феррите» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 130-135 (2002)

Приводятся результаты экспериментального исследования влияния пористости образцов поликристаллов ферритов на параметры нелинейного взаимодействия встречных магнитоупругих волн. Показано, что причиной такого влияния являются особенности магнитоакустического резонанса в пористых образцах ферритов. Приводятся результаты эксперимента на образцах никель-цинкового феррита.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 130-135 (2002) | Рубрика: 06.16

 

Маков Ю.Н. «Автолокализованные звуковые пучки в нелинейной акустике» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 136-144 (2002)

Дано теоретическое обоснование возможности автолокапизованного (волноводного) распространения звуковых пучков при компенсации дифракционной расходимости нелинейной неинерционной рефракцией в средах со степенной нелинейностью. Полученные стационарные по продольной координате неразрывные волновые профили с автолокализованным в поперечном направлении "амплитудным" распределением являются точными аналитическими решениями нелинейного уравнения пучковой акустики для сред со степенным законом нелинейности (обобщенного уравнения Хохлова–Заболотской). Обсуждаются физические и математические особенности данного явления в нелинейной акустике в сопоставлении с хорошо известным аналогом в нелинейной оптике. Предложена схема экспериментальной реализации волноводного распространения акустических пучков.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 136-144 (2002) | Рубрика: 05.02

 

Сапожников О.А., Кудрявцев А.Г. «Симметрии и связанные с ними свойства обобщенного уравнения Хохлова–Заболотской» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 145-160 (2002)

Проведен групповой анализ обобщенного уравнения Хохлова–Заболотской, описывающего дифрагирующие волновые пучки при произвольном характере нелинейности среды. Вычислены группы всех точечных симметрии трехмерного уравнения, многие из которых были ранее неизвестны. Показано, что исследованное уравнение сводится к уравнению Лагранжа и почти все найденные симметрии являются вариационными. С использованием теоремы Нетер найдены соответствующие законы сохранения и следствия из них. Описан алгоритм и приведены примеры получения новых точных решений.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 145-160 (2002) | Рубрика: 05.02

 

Хохлова В.А., Кащеева С.С. «Взаимодействие разрывных волн в средах с селективным поглощением на второй гармонике» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 161-173 (2002)

Исследовано влияние селективного по частоте поглощения на распространение плоских нелинейных волн и мощных сфокусированных пучков в режиме развитых ударных фронтов. Теоретическая модель основана на уравнении типа Хохлова–Заболотской, учитывающем также произвольную зависимость поглощения от частоты. Для решения задачи разработан асимптотический спектральный метод, позволяющий численно моделировать разрывные решения для нелинейных дифрагирующих акустических пучков. Показано, что для плоских волн дополнительное поглощения второй гармоники не предотвращает, но задерживает образование ударного фронта, его амплитуда меньше, чем в отсутствии селективного поглощения, что приводит к меньшему нелинейному поглощению энергии и обеспечивает большие амплитуды и интенсивности волны на больших расстояниях. Для фокусированных пучков введение селективного поглощения приводит к снижению асимметрии между пиковыми давлениями в профиле волны и эффективно подавляет нелинейное поглощение на разрывах, обеспечивая большую концентрацию энергии волны в фокусе.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 161-173 (2002) | Рубрика: 05.03

 

Лебедева И.В., Грушин А.Е. «О нелинейных явлениях, сопровождающих распространение интенсивной акустической волны в воздухе» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 174-195 (2002)

Проводятся эксперименты по изучению акустической струи, возникающей при распространении интенсивной звуковой волны низкой частоты в воздухе. Рассматриваются два случая. В одном случае, интенсивный звук проходит через жесткий экран с отверстиями, установленный в поперечном сечении волновода. Образование струи сопровождается возрастанием потерь звуковой энергии, в результате чего изменяется активная компонента импеданса экрана и коэффициент поглощения резонансных систем. С помощью термоанемометра изучается поле скорости вблизи отверстия в экране. Для характеристики подобия процесса предложен безразмерный параметр D. Кроме скорости, частоты и вязкости он включает также геометрические параметры экрана. На основании обширного экспериментального материала получено критериальное число перехода от линейного к нелинейным значениям импеданса отверстия: D=50±6. Предложен метод разделения и оценки колебательной и гидродинамической компонент поля скорости. Во втором случае изучается генерация акустической струи на открытом конце волновода, в котором на его резонансной частоте устанавливается интенсивное гармоническое звуковое поле в виде стоячей волны. Вне волновода на его оси термоанемометр регистрирует слабое звуковое поле на расстоянии 1–2 см от открытого конца, а на больших расстояниях регистрируется развитие акустической струи. В обоих случаях скорость на начальном участке возникающей струи сравнима с амплитудой колебательной скорости в отверстии, что является характерной чертой изучаемого явления. Наблюдается хорошее согласие между экспериментально измеренным пространственным распределением скорости струи и расчетными зависимостями, полученными другими авторами методом численного моделирования. Обнаружено наличие порогового значения амплитуды колебательной скорости звука на открытом конце волновода, при превышение которого возникает акустическая струя, определена его частотная зависимость. Установлена близкая к прямой пропорциональности зависимость максимальной скорости струи от амплитуды колебательной скорости в отверстии.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 174-195 (2002) | Рубрика: 05.03

 

Гурбатов С.Н., Егорычев С.А., Курин В.В., Кустов Л.М., Прончатов-Рубцов Н.В. «Физическое моделирование нелинейного взаимодействия акустических волн в волноводе Пекериса» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 196-208 (2002)

Описаны модельные физические эксперименты по исследованию акустических полей, генерируемых нелинейными излучателями звука, в мелководных волноводах Пекериса. С помощью Фурье-анализа комплексной амплитуды акустического сигнала, принимаемого равномерно перемещающимся приемником, изучены некоторые особенности формирования модового состава низкочастотного поля волновода. Экспериментально продемонстрирована возможность селективного возбуждения мод путем изменения угла ориентации параметрического излучателя в вертикальной плоскости. Приведены результаты лабораторных исследований полей параметрического излучателя в гидроакустическом волноводе с переменной по трассе глубиной. Исследовано влияние неровных границ мелководных волноводов на процесс формирования угловых характеристик параметрических излучателей звука.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 196-208 (2002) | Рубрики: 04.09 05.02

 

Гончаренко Б.И., Гордиенко В.А. «Векторно-фазовые методы в низкочастотной аэро- и сейсмоакустике» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 209-228 (2002)

Проведенные исследования векторно-фазовых характеристик поля шумов на открытом пространстве и в помещениях здания, расположенного около трамвайных путей показали, что для правильной оценки уровней шумового поля в помещении следует измерять как уровень звукового давления, так и уровни составляющих колебательной скорости. Другой круг проблем низкочастотной акустики, затрагиваемый в настоящей статье, связан с задачей регистрации и локализации низкочастотных импульсных источников звука. На основе экспериментальных данных показана возможность определения акустического пеленга с помощью комбинированного приемного модуля, состоящего из приемника звукового давления и трехкомпонентного ВП при наличии флуктуации, как фазы сигнала, так и времен прихода переднего фронта волны. Использование векторного приемника как сейсмоакустического датчика для регистрации импульсных сигналов показало, что все зарегистрированные сейсмоакусти-ческие сигналы имеют форму устойчивого эллипса поляризации по отношению к направлению прихода сейсмоакустических сигналов. Это позволяет по характеру движения частиц среды в горизонтальной плоскости определять направление на источник импульсного сигнала.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 209-228 (2002) | Рубрика: 04.14

 

Кравчун П.Н. «Линейные гидроакустические антенны на трехмерно-неоднородных подводных течениях: расчет и оптимизация» Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 229-236 (2002)

Рассматриваются линейные гидроакустические антенны, представляющие собой неоднородные по длине тросовые системы, находящиеся на трехмерно-неоднородном течении, дается описание алгоритма расчета характеристик антенн, деформированных течением. Рассмотрена задача стабилизации диаграммы направленности антенны, находящейся на течении, с целью повышения устойчивости её работы в условиях реального океана. Расчеты применительно к антеннам на экмановских течениях показали, что характеристики антенн длиной до нескольких сотен метров на течениях до 0,4–0,5 м/с имеет смысл стабилизировать чисто гидромеханическими способами. На примере задачи определения параметров среды в мелком море сделан вывод о необходимости правильного выбора геометрии и рабочей частоты приемно-излучающей системы с целью уменьшения влияния течения на результаты решения задачи.

Физическая и нелинейная акустика. Сборник трудов семинара научной школы профессора В.А. Красильникова, с. 229-236 (2002) | Рубрики: 07.03 07.19