Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

04.09 Волноводы, волны в трубах и направляющих системах

 

Быков А.А. «Метод гомотопии для расчета периодических волноводно-лестничных структур» Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации. 9-я междунар. конф. Тр. РНТОРЭС им. А.С. Попова. сер. Акустоопт. и радиолок. методы измерений и обраб. инф., с. 24-28 (2016)

Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации. 9-я междунар. конф. Тр. РНТОРЭС им. А.С. Попова. сер. Акустоопт. и радиолок. методы измерений и обраб. инф., с. 24-28 (2016) | Рубрики: 04.01 04.09

 

Мацыпура В.Т. «Звуковые поля в нерегулярных волноводах» КОНСОНАНС-2003. Акустический симпозиум (1–3 октября 2003 г.), с. 131-135 (2003)

Волноводные системы с неоднородностями находят широкое применение в акустических и радиоэлектронных устройствах. Если теория одномодовых волноводов хорошо развита, а для волноводов, у которых характерные размеры велики по сравнению с длиной волны, можно использовать методы геометрической теории дифракции, то теория волноводов с неоднородностями, когда характерный размер сравним с длиной волны, развита слабее. Вместе с тем оказалось, что этот диапазон изменения волновых размеров богат различными волноводными эффектами. Решение такого рода задач можно построить на базе метода частичных областей с его дальнейшим развитием в плане использования нескольких систем координат и продолжения граничных условий на нефизические участки границы.

КОНСОНАНС-2003. Акустический симпозиум (1–3 октября 2003 г.), с. 131-135 (2003) | Рубрика: 04.09

 

Кизилова Н.Н. «Распространение волн давления в многослойных трубках из вязкоупругого материала заполненных вязкой несжимаемой жидкостью» КОНСОНАНС-2005. Акустический симпозиум (27–29 сентября 2005 г.), с. 203-208 (2005)

Pressure wave propagation in the multilayered thick-walled viscoelastic tubes filled with a homogeneous viscous liquid is investigated. The asymptotic analysis of pressure and velocity fields in the liquid and the displacements and pressures in the layers when both the radius to length and the radial displacement to the radius ratios are small is carried out. The solution of the problem, correct to second order small variable, is obtained. The influence of the viscosity of the liquid, elasticity and viscosity of the wall material and thicknesses of the layers on the strain-stress state of the wall and the flow rate in the tube is analyzed. It is shown that the material parameters define the flow rate through the tube and the shear stress at the inner wall of the tube significantly. The problem is related to the pulse wave propagation in the arterial beds. It is shown that when the real multilayered structure of the arterial wall and difference of the mechanical properties and thicknesses of the layers are taken into account the more refined data on the shear stress, which is a very important factor of the atherosclerosis, can be obtained.

КОНСОНАНС-2005. Акустический симпозиум (27–29 сентября 2005 г.), с. 203-208 (2005) | Рубрика: 04.09

 

Тучина У.Н., Тучин В.Т., Сокол Г.И. «Акустическая модель конвертера» КОНСОНАНС-2005. Акустический симпозиум (27–29 сентября 2005 г.), с. 291-295 (2005)

Основным и решающим фактором продувки в кислородных конвертерах является взаимодействие струи кислорода с жидким металлом и шлаком. Характер этого взаимодействия определяет практически все процессы, протекающие в ванне конвертера – скорость окисления отдельных элементов, уровень окисленности металла и шлака, соотношение компонентов в составе отходящих газов, тепломассообмен в процессе выплавки металла. В настоящее время принципы организации дутьевого режима являются одинаковыми для конвертеров самой различной ёмкости, хотя ёмкость их отличается на порядок и выше. При этих условиях уменьшение относительного количества циркулирующего металла с увеличением ёмкости неизбежно. Циркуляция определяет в значительной мере скорость процессов переноса, в частности скорость реакции углерода с кислородом. Физико-химические превращения, происходящие в сталеплавильной ванне, представляют сложный гетерогенным процесс, включающий в себя несколько стадий. Суммарная скорость этого процесса определяется скоростью наиболее медленных стадий. Так как относительно медленным обычно является процесс подвода-отвода реагентов от места реакции, то результирующая скорость процесса чаще всего лимитируется скоростью переноса. В этом случае перемешивание металла влияет на общую скорость гетерогенного превращения. Что подтверждает актуальность выбранной темы исследований. Целью настоящей работы является разработка акустической модели конвертера для определения параметров влияющих на циркуляцию и перемешивание металла. Ранее авторами разработана гидродинамическая модель ванны металла. но колебательный процесс при этом не учитывался. Рассмотрена модель перемешивания ванны металла за счет движения пузырьков, что характерно только для высоких частот. Представлены измерения внешнего шума в цехах предприятий черной металлургии. Зафиксировано, что в спектре шума преобладают инфразвуковые составляющие. На рост уровней инфразвука при продувке конвертера влияние оказывает факт воздействия мощной струи кислорода, направленной в замкнутую полость конвертера, имеющую резонансные свойства. Авторы предполагают, что источником колебаний является система "струя+жидкий металл", но теоретическая модель процесса не представлена. Моделированы реакции между кислородом и каплями металла при пульсирующем дутье в ходе конверторной плавки. Отмечено, что при пульсирующем дутье имеет место более полное использование кислорода для первичных реакций кислород–примеси металлического расплава. Для интенсификации процесса выплавки авторы применяли акустические колебания на ультразвуковой частоте. Физическая и математическая модели интенсификации процесса путем воздействия на расплав акустических колебаний не разработаны.

КОНСОНАНС-2005. Акустический симпозиум (27–29 сентября 2005 г.), с. 291-295 (2005) | Рубрики: 04.09 10.06

 

Гринченко В.Т., Комиссарова Г.Л. «Особенности локализации волновых движений в упруго-жидкостных цилиндрических волноводах из мягкого материала» КОНСОНАНС-2007. Акустический симпозиум (25–27 сентября 2007 г.), с. 66-73 (2007)

В заполненном и окруженном жидкостью цилиндре из податливого материала исследованы свойства волн, неподверженных радиационному демпфированию. Анализ дисперсионных характеристик волн в этой волноводной системе показал, что в ней кроме первых двух волн с нулевыми частотами запирания существуют незатухающие волны высших порядков. Первые две незатухающие волны с увеличением волнового числа трансформируются в волны Стоунли вблизи внешней и внутренней поверхностей цилиндра. Фазовые скорости волн Стоунли значительно меньше скорости звука в жидкости. Фазовые скорости незатухающих волн высших порядков с увеличением волнового числа стремится к скорости волны сдвига материала цилиндра. Проведен анализ кинематических и энергетических характеристик незатухающих волн. Для податливого материала цилиндра волновое возмущение, соответствующее волне Стоунли, в равной мере охватывает упругую и жидкую составляющие волновода. Для незатухающих волн высших порядков волновое возмущение практически полностью сосредоточено в упругом цилиндре.

КОНСОНАНС-2007. Акустический симпозиум (25–27 сентября 2007 г.), с. 66-73 (2007) | Рубрика: 04.09

 

Гринченко В.Т., Комиссарова Г.Л. «Волновое поле цилиндрического волновода, заполненного жидкостью и окруженного упругой средой, генерируемое источником на его поверхности» КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 148-153 (2009)

Эксплуатация трубопроводов сопровождается образованием различного типа дефектов. Обусловлено это тем, что перекачка по трубопроводу жидкости приводит к образованию газонасыщенной среды. Пузырьки газа являются источником кавитации при возникновении зон разрежения. В этих зонах в трубопроводе могут развиваться откольные явления с образованием больших кавинтационных полостей, отверстий и трещин. При вытекании газонасыщенной среды через отверстие пузырьки газа лопаются, создавая звуковое поле в трубопроводе. Для интерпретации звуковых полей, зафиксированных приборами неразрушающего контроля и диагностики, необходимо иметь числовые данные о характеристиках волновых полей в зависимости от типа дефекта и его расположения. Сложность решения этих задач существенно возрастает, в случае контакта трубопровода с окружающей средой и учете излучения энергии в среду. В этом случае дисперсионное уравнение волноводной системы становится комплексным. 1. Разработана методика определения волнового поля гармоническим точечным источником в составном цилиндрическом волноводе, заполненном жидкостью и окруженного упругой средой при учете излучения энергии в окружающую среду. 2. Показано, что в случае упругой окружающей среды, которая соответствует песчано-глинистым породам, волновое поле условно можно разбить на два этапа: быстрого уменьшения амплитуды колебаний и установившихся колебаний. С увеличением частоты источника длина первого этапа существенно уменьшается, а на втором этапе уменьшается длина волны. 3. Волновое поле рассматриваемого составного цилиндрического волновода существенно зависит от угловой координаты. 4. Определение места расположения дефекта на поверхности трубопровода является более сложной задачей в случае окружающей упругой среды по сравнению со случаем среды.

КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 148-153 (2009) | Рубрики: 04.09 04.11

 

Дивизинюк М.М., Ляхов М.А., Чухлебова А.В., Гончаренко Ю.Ю., Смычков Е.Е., Ожиганова М.И. «Изменение огибающей шумового спектра на различных этапах эксплуатации трубопроводов» КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 154-157 (2009)

Рассматриваются результаты натурных экспериментов, выполненных во время эксплуатации трубопроводов различного сечения (диаметра). Показано, что при одних и тех же нарушениях эксплуатации, а именно капельное протекание, образование свищей и трещин в трубопроводах аналогичных образом изменяет огибающую шумового спектра, регистрируемого пьезоэлектрическими преобразователями (датчиками) с поверхности трубопроводов на различных этапах эксплуатации. Как известно, одним из методов контроля состояния технических агрегатов являются акустико-эмиссионные методы. Они являются активными методами неразрушающего контроля, при этом происходит излучение акустического сигнала, и по его изменению судят о целостности конструкции, скрытых дефектах и т.д. Суть метода, применяемого в данной работе, состоит в том, что анализируются шумовые спектры работающих механизмов, и по их изменению судят о работоспособности всего агрегата. Подобный метод применяется при эксплуатации турбинных установок самого различного назначения. В данном случае анализируется работоспособность (целостность) трубопроводных соединений на различных этапах эксплуатации. Экспериментально были рассмотрены две зависимости: изменение огибающей шумового спектра в зависимости от давления рабочей жидкости, и в зависимости от герметичности трубопроводной конструкции.

КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 154-157 (2009) | Рубрики: 04.09 10.06

 

Kizilova N.N., Klepikov V.F., Hamadiche M. «Stabilization of the fluid flows in the multilayered tubes from viscoelastic materials» КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 201-206 (2009)

Stability of the incompressible fluid flow through a thick-walled multilayered anisotropic viscoelastic tube is studied. Both steady laminar and turbulent basic flows are considered. The temporal and spatial eigenvalues of the system are found. Influence of the material parameters of the layers and the Reynolds number on the spatial and temporal amplification rate of the most unstable mode is investigated. It is shown that the absolute instability of the system can be converted into a convective instability, and in some cases the system can be stabilized by an appropriate choice of the rheological parameters. The results can be applied to the blood flow in vessels and fluid flows in compliant tubes of biomedical and technical devices, for damping the undesirable solid vibrations and noise shielding.

КОНСОНАНС-2009. Акустический симпозиум (29 сентября–01 октября 2009 г.), с. 201-206 (2009) | Рубрика: 04.09

 

Коваленко А.П. «Влияние массово-геометрических характеристик системы упругий трубопровод–жидкость на переходные процессы в трубопроводе при продольных динамических ударных нагрузках» КОНСОНАНС-2013. Акустический симпозиум (1–2 октября 2013 г.), с. 113-119 (2013)

Трубопроводные системы широко представлены в различного типа технических устройствах. Зачастую такие системы подвержены различного рода динамическим нагрузкам, в том числе и продольным ударным нагружениям. Поэтому актуальным является исследование переходных процессов в таких системах при продольных ударных нагружениях. При определенных ограничениях трубопроводы можно рассматривать как полубесконечные цилиндрические оболочки с жидкостью. При этом необходимо построить механическую и математическую модели; выявить характерные параметры для исследуемой гидроупругой системы; разработать метод решения и исследовать влияние характерных величин на переходные процессы в такой гидроупругой системе. Зачастую исследование переходных процессов в трубопроводах с жидкостью сводится к поиску решений сложных систем уравнений математической физики при определенных начальных и граничных условиях. При этом актуальным есть построение эффективных подходов к изучению переходных процессов в таких гидроупругих системах при определенных ограничениях на систему. Активные исследования в этой области проводятся на протяжении последних десятилетий. В работах расматриваются различные модели и методы решения. Рассматриваются, как правило, приближенные модели оболочек. Одной из распространенных является модель типа Тимошенко. Рассматриваются задачи как в нелинейной так и в линейной постановке. Для исследования переходных процессов зачастую достаточно ограничиться линейной постановкой задачи. Анализ публикаций показывает, что приемлемую точность решения дают приближенные методы решения задачи о переходных процессах в оболочке в линейной постановке (метод Бубнова–Галеркина, метод итераций, численное обращение интегрального преобразования Лапласа–Карсона). В работе ставится цель выявить характерные массово-геометрические характеристики рассматриваемой механической системы, построить адекватную математическую модель исследования переходных процессов в системе упругий трубопоровод–жидкость и изучить влияние массово-геометрических характеристик системы при продольном ударном нагружении, используя линейные уравнения движения оболочек по модели Тимошенко и акустическое приближение для жидкости, разработать подход к изучению переходных процессов в данной гидроупругой системе при продольном ударном нагружении.

КОНСОНАНС-2013. Акустический симпозиум (1–2 октября 2013 г.), с. 113-119 (2013) | Рубрика: 04.09

 

Маципура В.Т., Трунов О.О. «Нормальные волны криволинейного волновода» КОНСОНАНС-2013. Акустический симпозиум (1–2 октября 2013 г.), с. 207-211 (2013)

Дано решение задачи распространения звуковых волн в криволинейном волноводе как для случая идеально мягких границ, так и для идеально жестких.

КОНСОНАНС-2013. Акустический симпозиум (1–2 октября 2013 г.), с. 207-211 (2013) | Рубрика: 04.09

 

Коваленко А.П. «Линеаризация математической модели исследования переходных процессов в трубопроводе с жидкостью при продольных динамических нагружениях» КОНСОНАНС-2015. Акустический симпозиум (29–30 сентября 2015 г.), с. 104-109 (2015)

Зачастую трубопроводные системы с жидкостью подвержены различного рода динамическим нагрузкам, в том числе и продольным динамическим (и ударным) нагружениям. Поэтому актуальным является исследование переходных процессов в таких системах при таких нагружениях. Математическое моделирование таких гидроупругих систем может снизить аварийность и позволит более тщательно учитывать взаимодействие элементов таких систем при указанных нагружениях. При определенных ограничениях трубопроводы можно рассматривать как полубесконечные цилиндрические оболочки с жидкостью. При этом необходимо построить механическую и математическую модели; выявить характерные параметры для исследуемой гидроупругой системы; разработать метод решения и исследовать влияние характерных величин на переходные процессы в такой гидроупругой системе. Зачастую исследование переходных процессов в трубопроводах с жидкостью сводится к поиску решений сложных систем уравнений математической физики при определенных начальных и граничных условиях. При этом актуальным есть построение эффективных подходов к изучению переходных процессов в таких гидроупругих системах при определенных ограничениях на систему. Вследствие сложности постановки начально-краевой задачи (в общем случае нелинейной) актуальным становится вопрос упрощения математической модели без существенной потери качества исследований. Исследования в этой области проводятся на протяжении последних десятилетий. В работах рассматриваются как правило цилиндрические оболочки с жидкостью. Одной из распространенных является модель типа Тимошенко для оболочки и рассмотрение жидкости в акустическом приближении. Рассматриваются задачи как в нелинейной, так и в линейной постановке. Для исследования переходных процессов зачастую достаточно ограничиться линейной постановкой задачи. Анализ публикаций показывает, что приемлемую точность решения дают приближенные методы решения задачи о переходных процессах в оболочке с жидкостью в линейной постановке и рассмотрение жидкости в акустическом приближении. Целью работы является построение линеаризированной математической модели для исследования переходных процессов в механических системах цилиндрическая оболочка–жидкость при продольном динамическом нагружении. При этом линеаризованная математическая модель должна отображать все основные качества математической модели в нелинейной постановке.

КОНСОНАНС-2015. Акустический симпозиум (29–30 сентября 2015 г.), с. 104-109 (2015) | Рубрика: 04.09

 

Красильников А.И., Берегун В.С., Полобюк Т.А. «Статистический анализ физических моделей акустических сигналов утечки жидкости в трубопроводе» КОНСОНАНС-2015. Акустический симпозиум (29–30 сентября 2015 г.), с. 116-121 (2015)

Акустическое контактное течеискание находит широкое применение для обнаружения и локации течи в металлических трубопроводах теплоэнергетического оборудования без вывода их из эксплуатации. Обнаружение утечек жидкости основано на измерении и анализе вероятностных характеристик акустического сигнала утечки, среди которых в настоящее время используются, как правило, дисперсии, корреляционные и спектральные функции. Повышение чувствительности и достоверности контроля и диагностики трубопроводов возможно при использовании в качестве диагностических характеристик и параметров более полных вероятностных характеристик акустического сигнала утечки. При этом возникает задача исследования влияния известных характеристик объекта диагностирования – размера и формы течи, давления и скорости движения воды в трубе, состояния трубопровода и пр., на вероятностные характеристики акустического сигнала утечки. Сложность и многообразие физических процессов возникновения и распространения акустических сигналов утечки ограничивают возможности аналитических методов решения этой задачи. В связи с этим для анализа информативности вероятностных характеристик акустического сигнала утечки представляется целесообразным использовать экспериментальные методы. В настоящее время экспериментальные исследования акустических сигналов утечки жидкости ограничиваются анализом спектральных и корреляционных функций, причем зависимости этих функций от изменения давления в трубе и диаметра течи изучены недостаточно. Целью данной работы является статистический анализ в низкочастотной области зависимости плотности вероятностей, кумулянтных, спектральных и корреляционных функций сигналов утечки от изменения давления и диаметра течи. На установке для физического моделирования осуществлена имитация утечек жидкости в трубопроводе при различных параметрах – давлении в трубопроводе и диаметре течи. Проведено статистическое оценивание вероятностных характеристик полученных сигналов утечки – кумулянтов, плотностей вероятностей, спектральных плотностей, корреляционных функций. Проанализирована связь между параметрами течи и вероятностными характеристиками сигналов утечки.

КОНСОНАНС-2015. Акустический симпозиум (29–30 сентября 2015 г.), с. 116-121 (2015) | Рубрики: 04.09 04.17

 

Акуленко Л.Д., Гавриков А.А., Нестеров С.В. «Собственные колебания трубопровода на упругом основании, транспортирующего жидкость» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 1, с. 123-133 (2018)

Исследуются изгибные свободные колебания лежащего на упругом основании трубопровода, транспортирующего идеальную жидкость. Разработан численно-аналитический метод нахождения собственных частот и форм колебаний трубопровода, позволяющий определять собственные частоты и формы в том случае, когда натяжение или сжатие (продольная сила, действующая вдоль оси трубопровода), диаметр трубы, а следовательно и скорость транспортируемой несжимаемой жидкости, являются произвольными функциями продольной координаты, отсчитываемой вдоль оси трубы. Проведен расчет низших собственных частот для тестовых функций, выражающих переменную упругость подложки.

Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 1, с. 123-133 (2018) | Рубрика: 04.09

 

Алексеев Г.В., Комашинская Т.С., Синько В.Г. «Распределенные вычисления в задачах активной минимизации звука в двумерном многомодовом волноводе» Сибирский журнал индустриальной математики, 7, № 2, с. 9-22 (2004)

Формулируются задачи активной минимизации звука в двумерном многомодовом волноводе. Предлагается метод решения, основанный на введении соответствующего функционала качества, отвечающего рассматриваемой задаче, и нахождении его условного минимума с использованием свойств решений уравнения Гельмгольца. Развиваются эффективные численные алгоритмы решения указанных задач, основанные на использовании суперкомпьютерных технологий и распределенных вычислений. На основе вычислительных экспериментов, проведенных в широком диапазоне изменения основных параметров волновода, выявляются эффективные механизмы управления акустическими полями в двумерных волноводах.

Сибирский журнал индустриальной математики, 7, № 2, с. 9-22 (2004) | Рубрика: 04.09

 

Басок Б.И., Гоцуленко В.В. «Автоколебания в распределенной модели трубы Рийке» Сибирский журнал индустриальной математики, 14, № 4, с. 3-13 (2011)

Рассмотрена труба Рийке как распределенная автоколебательная система. Теоретически проанализированы условия самовозбуждения, получены соотношения, определяющие амплитуду установившихся автоколебаний, а также исследован характер их устойчивости. В основу исследований положены ранее обоснованные механизмы отрицательных сопротивлений – вязкостного по длине трубы и теплового, являющегося местным гидравлическим сопротивлением зоны теплоподвода.

Сибирский журнал индустриальной математики, 14, № 4, с. 3-13 (2011) | Рубрика: 04.09

 

Сафина Г.Ф. «Сохранение частот колебаний трубы с жидкостью» Сибирский журнал индустриальной математики, 15, № 3, с. 124-134 (2012)

Рассмотрены прямая и обратная задачи по изгибным колебаниям узкой трубы с несжимаемой жидкостью. Приведены результаты исследований влияния параметров жидкости на значения собственных частот ее колебаний. Поставлена и решена задача сохранения заданных частот колебаний трубы с жидкостью. Получен алгоритм определения упругих закреплений трубы, сохраняющих безопасные частоты колебаний при изменениях параметров жидкости. Показано, что для сохранения частот колебаний трубы при изменениях параметров жидкости достаточно провести соответствующие изменения в параметрах упругих закреплений трубы. Приводятся примеры.

Сибирский журнал индустриальной математики, 15, № 3, с. 124-134 (2012) | Рубрика: 04.09