Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

З

Зайцев Б.Д.

 

Зайцев Б.Д., Теплых А.А., Бородина И.А., Семенов А.П. «Жидкостный датчик на основе пьезокерамического резонатора с поперечным электрическим полем» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 34 (2019). 106 с.

Основной элемент датчика это контейнер объемом 2 мл, в качестве основания которого использовался резонатор с поперечным электрическим полем. К резонатору с помощью герметика приклеивалась прямоугольная рамка из оргстекла. Резонатор был выполнен на пластине керамики ЦТС-19 с толщиной 3.54 мм и поперечными размерами 18×20 мм. На одну сторону резонатора была нанесена пленка из алюминия с зазором в центре шириной 4 мм. Полярная ось пьезоэлектрика была ориентирована перпендикулярно зазору. По бокам жидкостного контейнера были приклеены две металлические пластины для осуществления надежного контакта электродов с анализатором импедансов. Измерения, показали, что в диапазоне 75–300 кГц существует два ярко выраженных резонанса. Первый резонанс с частотами последовательного и параллельного резонансов 92 и 98 кГц характеризовался коэффициентом электромеханической связи ∼14%. Указанные частоты второго резонанса с коэффициентом электромеханической связи ∼5% оказались равными 258 и 264 кГц. В обоих случаях значения добротности лежали в диапазоне 130–160. Очевидно, что большие значения коэффициента электромеханической связи открывают перспективу создания датчика для измерения электрической проводимости жидкостей. Были проведены эксперименты с образцами проводящей жидкости на основе раствора хлористого натрия в дистиллированной воде. Проводимость образцов изменялась в пределах 3–10000 мкСм/см. Было установлено, что варьирование проводимости жидкости в указанных пределах изменяло частоту параллельного резонанса на несколько процентов. Изменялись также значения модуля электрического импеданса или адмиттанса в пределах несколько десятков процентов. Экспериментальные результаты оказались в хорошем соответствии с данными теоретического анализа, проведенного методом конечных элементов. Показана также возможность создания на этой основе биологического датчика для обнаружения и идентификации бактериальных клеток непосредственно в жидкой фазе. Ключевые слова: пьезоэлектрический резонатор с поперечным электрическим полем, резонанс, коэффициент электромеханической связи, проводимость жидкости, электрический импеданс

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 34 (2019). 106 с. | Рубрика: 06.22

Семёнов А.П., Зайцев Б.Д., Федоров Ф.С., Теплых А.А., Бородина И.А., Насибулин А.Г. «Пленки хитозана как чувствительный элемент датчика на основе резонатора с поперечным электрическим полем» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 35 (2019). 106 с.

Исследована газочуствительная способность датчика на основе резонатора с поперечным возбуждающим электрическим полем (ПЭП), изготовленного из пластины пьезокерамики ЦТС-19 с двумя прямоугольными электродами на одной стороне пластины и пленкой хитозана на другой стороне. Для измерений было использовано 3 ПЭП резонатора, изготовленных из пластин пьезокерамики ЦТС-19 с толщинами 3.54 мм, 3.55 мм и 3 мм и поперечными размерами 20×18 мм с двумя прямоугольными алюминиевыми электродами с размерами 20×7 мм и зазором между ними 4 мм на каждом резонаторе. Полярная ось была ориентирована вдоль размера 18 мм. Пленки хитозана наносились на свободную от электродов поверхность ПЭП резонаторов. В качестве газочувствительных пленок использовались пленки ацетата хитозана, лактата хитозана и гликолата хитозана, сорбционные свойства которых изучались по отношению к парам воды, этанола и 10% аммиака. Полученные данные сравнивались с результатами аналогичных экспериментов на дисковых резонаторах с продольным электрическим полем на основе пьезокерамики ЦТС-19 с толщинами 2.955 мм, 1.95 мм и 1.97 мм и с диаметрами 20 мм, 21.9 мм и 21.9 мм, соответственно, с перечисленными выше пленками хитозана. Полярная ось дисковых резонаторов была сориентирована по их толщине. Для проведения экспериментов каждый резонатор с пленкой хитозана помещался в специально оборудованную герметичную камеру, которая заполнялась парами летучей жидкости. Измерялись зависимости реальной и мнимой частей электрического импеданса резонатора с пленкой от времени в присутствии паров и после их удаления. По результатам экспериментов были построены графики. Анализ полученных результатов показал качественное совпадение результатов экспериментов с ПЭП резонаторами и резонаторами с продольным электрическим полем: во всех случаях резонансная частота и максимальное значение реальной части импеданса уменьшались в присутствии используемых паров летучих жидкостей и восстанавливались после их удаления. Практически во всех случаях отклик по резонансной частоте для ПЭП резонаторов с пленками хитозана в присутствии газа оказался более значительным по сравнению с дисковыми резонаторами с такими же пленками хитозана. Ключевые слова: газовые датчики, резонатор с поперечным электрическим полем, пленки хитозана, резонанс, электрический импеданс

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 35 (2019). 106 с. | Рубрика: 06.22

Бородина И.А., Зайцев Б.Д., Гулий О.И., Староверов С.А. «Акустический датчик для анализа и оценки жизнеспособности бактериальных клеток» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 34-35 (2019). 106 с.

Разработан метод экспресс-анализа и оценки жизнеспособности бактериальных клеток непосредственно в жидкой проводящей суспензии при использовании акустического датчика на основе щелевой моды. Основным элементом датчика является линия задержки, изготовленная из пластины Y-X ниобата лития. На поверхности пластины были нанесены два встречно-штыревых преобразователя (ВШП) для возбуждения и приема акустической SH0 волны. Жидкостной контейнер помещался над волноводом линии задержки между ВШП с заданным зазором. Дно контейнера было изготовлено из пластины Z-X+30° ниобата лития. Для проведения исследований датчик подключался к измерителю S-параметров E5071C («Agilent», США) и проводились измерения частотной зависимости полных потерь выходного сигнала датчика. В ходе измерений наблюдалось наличие ярко выраженных резонансных пиков на частотной зависимости полных потерь датчика, связанных с возбуждением щелевой моды. Метод анализа микробных клеток был основан на регистрации изменений глубины и частоты пиков резонансного поглощения на частотной зависимости полных потерь датчика до и после биологического взаимодействия микробных клеток со специфичными бактериофагами. Датчик регистрировал заражение микробных клеток специфическими бактериофагами в суспензиях с начальной проводимостью 4.5–30 мкСм/см. Время анализа составляло 5–10 минут, предел определения микробных клеток был равен 103 кл/мл. Проводились контрольные эксперименты с неспецифическими взаимодействиями микробных клеток с бактериофагами, в которых изменение параметров датчика не наблюдалось. Для оценки жизнеспособности суспензию клеток нагревали до 60, 80 и 100°С. Затем клеточную суспензию охлаждали до комнатной температуры, помещали в жидкостную ячейку и фиксировали показания датчика. После этого добавляли специфичный бактериофаг и вновь регистрировали показания датчика. Отличительной особенностью используемого датчика является отсутствие контакта исследуемой суспензии с тонким (200 мкм) волноводом линии задержки. В связи с этим дополнительным преимуществом датчика является наличие съемного контейнера с жидкостью, что позволяет многократно использовать его и облегчить процесс очистки контейнера от отработанного образца. Этот факт является важным условием при работе с микроорганизмами. Ключевые слова: акустическая линия задержки, щелевая мода, пики резонансного поглощения, бактериальные клетки, бактериофаги

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 34-35 (2019). 106 с. | Рубрика: 13.04

Теплых А.А., Зайцев Б.Д., Бородина И.А., Семенов А.П. «Особенности моделирования щелевой моды акустической волны в структуре из двух пьезопластин конечных размеров» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 87 (2019). 106 с.

Рассматривается щелевая мода акустической волны, которая распространяется в структуре, состоящей из двух пьезопластин, разделенных узким вакуумным зазором. Когда обе пластины имеют бесконечную длину, эта волна хорошо описывается полуаналитической теорией. Бегущая акустическая волна в одной пьезопластине создает квазистатическое периодическое электрическое поле с периодом, равным длине волны, которое проникает в вакуум и возбуждает акустическую волну в другой пьезопластине. Однако когда верхняя пластина имеет конечную длину порядка 10 длин волн, в эксперименте по измерению частотных зависимостей вносимых потерь в такой системе наблюдаются хорошо выраженные равноудаленные резонансные пики затухания. Это означает, что на определенных частотах потери резко возрастают, что может объясняться возникновением в верхней пластине стоячей акустической волны и перекачкой энергии из нижней в верхнюю пластину. Полуаналитическая теория неспособна объяснить этот эффект. Поэтому в данной работе описаны особенности моделирования щелевой моды на основе поперечно-горизонтальной акустической волны нулевого порядка SH0 в структуре из двух пьезопластин ниобата лития конечной длины при помощи метода конечных элементов. Модель включает в себя обе пьезопластины, окружающий их вакуум, а также излучающий и приемный ВШП на нижней пластине. В результате были рассчитаны зависимости вносимых потерь и фазы сигнала, которые хорошо количественно соответствуют результатам эксперимента. Показано, что электрические граничные условия на верхней стороне верхней пластины сильно влияют на характер резонансных пиков затухания, что делает эту структуру пригодной для анализа проводящих жидкостей, находящихся в контакте с верхней пластиной.

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 87 (2019). 106 с. | Рубрика: 04.11

Зайцев В.Ю.

 

Зайцев В.Ю., Радостин А.В., Матвеев Л.А. «О критерии самосогласованности и его выполнимости в моделях упругих свойств трещиноватых сред» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 64-65 (2019). 106 с.

Модели, адекватно описывающие влияние трещиноподобных дефектов на упругие модули твердых тел, являются одним из ключевых "ингредиентов", необходимых для получения диагностических заключений о структурных особенностях материала по измерениям его упругих модулей. Одним из наиболее популярных методов измерения связи этих модулей с присутствующими в материале трещинами является изменение скоростей продольных и поперечных упругих волн в зависимости от давления, оказываемого на среду. Для часто рассматриваемых моделей с изотропной ориентацией трещин (что делает среду в среднем изотропной) измерения этих двух скоростей оказывается достаточным, чтобы определить два независимых модуля (например, модуль сдвига и объемного сжатия) через которые могут быть выражены другие интересующие характеристики. При этом прилагаемое давление, постепенно закрывающее трещины, является управляющим параметром, контролирующим концентрацию трещин. Довольно естественным при построении моделей является получение выражений для упругих модулей через концентрацию трещин (которую практически невозможно непосредственно измерить экспериментально). В связи с этим используются некие дополнительные соображения о связи концентрации трещин с давлением, что позволяет связывать модельные выражения для модулей с измеренными зависимостями от давления. Предполагая некоторые аппроксимации связи давления и концентрации со свободными параметрами, и подбирая их значение, можно добиться наилучшего согласования модельных и экспериментальных зависимостей от давления. Такой подход выглядит довольно естественным и часто применяется, казалось бы, обеспечивая самосогласованность модели при выбранных параметрах. В данном сообщении показывается, что эта кажущаяся самосогласованность является далеко не очевидной при подходе, основанном на использовании вспомогательной (и непосредственно не измеряемой) связи концентрации с давлением. Выяснить нарушение или, наоборот, выполнение условия самосогласованости позволяет использование такой формы модели, в которой ее входные параметры можно выразить через непосредственно измеряемые в эксперименте величины (в отличие от непосредственно не измеряемой концентрации дефектов). В докладе приводятся примеры использования такого подхода, позволяющего явно проверить выполнение самосогласованности, и показывается, по каким причинам в стандартных моделях самосогласованность может грубо нарушаться. Ключевые слова: сейсмоакустическая диагностика, трещинообразные дефекты, оценка поврежденности, упругие модули, скорости упругих волн

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 64-65 (2019). 106 с. | Рубрика: 14.04

Зайцев М.Г.

 

Новиков Е.А., Зайцев М.Г., Назмиева А.Х. «Акустическая эмиссия мерзлых грунтовых оснований в условиях их повторно-переменного термомеханического нагружения» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 63-64 (2019). 106 с.

Экспериментально установлены закономерности акустической эмиссии в мерзлых грунтах различного вещественного состава, подверженных многократным циклам растепления–заморозки и находящихся при этом под действием квазистатической одноосной механической нагрузки. Исследовано влияние на эти закономерности таких факторов как гранулометрический состав грунта, степень его обводненности и засоленности, а также переменная интенсивность температурного воздействия и неоднородность распределения термического градиента. Обоснованы методические рекомендации по учету влияния указанных факторов на достоверность интерпретации соответствующей измерительной информации. Представлены характеристики и конструктивное исполнение аппаратурного измерительного комплекса для акустико-эмиссионных (АЭ) исследований грунтов при воздействии на них изменяющейся механической нагрузки и переменного температурного поля. Комплекс также позволяет верифицировать результаты эмиссионных измерений путем параллельного испытания тех же проб грунта традиционными методами. Изложена и обоснована методика интерпретации установленных АЭ закономерностей, позволяющая по параметрам и характеру акустической эмиссии грунтового материала судить о его несущей способности и стадии деформированного состояния. Сформулированы подходы, позволяющие дать качественную оценку наличия и опасности деструктивных процессов в грунтовых основаниях зданий и сооружений, расположенных в северных регионах России. Полученные результаты подтверждены сравнительными испытаниями тех же проб методами статического зондирования индентором и ультразвукового прозвучивания. Ключевые слова: акустическая эмиссия, мерзлый грунт, основания и фундаменты, устойчивость, деформированное состояние

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 63-64 (2019). 106 с. | Рубрики: 10.06 14.04

Замураев В.П.

 

Замураев В.П., Калинина А.П. «Управление формированием околозвуковой области в осесимметричном сверхзвуковом потоке с помощью струи и пристеночного подвода энергии» Инженерно-физический журнал, 93, № 1, с. 143-150 (2020)

Изучено управляющее воздействие дросселирующей струи и пристеночных источников энергии на ударно-волновую структуру сверхзвукового течения в осесимметричном канале с целью создания протяженной околозвуковой области. Исследуемая система моделирует элемент камеры сгорания прямоточного двигателя, в котором осуществляется предварительное торможение потока. Подвод тепла происходит в импульсно-периодическом режиме, давление в газогенераторе изменяется также периодически. На основе нестационарных уравнений Эйлера определен диапазон мощности в безразмерных переменных, соответствующий устойчивому околозвуковому режиму. Для сравнения рассмотрено горение топливной газообразной смеси, которая втекает через щель, расположенную выше по потоку от управляющей струи. Нестационарные расчеты проведены на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса и модели турбулентности κ-ω SST. Показано, что с помощью поперечной управляющей струи воздуха можно реализовать управляемое энерговыделение и получить околозвуковой режим, как и при моделировании на основе уравнений Эйлера.

Инженерно-физический журнал, 93, № 1, с. 143-150 (2020) | Рубрика: 08.05

Запорожец А.А.

 

Запорожец А.А., Верходанов О.В. «Радиоисточники случайной области неба» Астрофизический бюллетень, 74, № 3, с. 265-275 (2019)

Выполнен статистический анализ данных радиоастрономических обзоров в области неба размером около 177⟨° на высоких галактических широтах. Область была разделена на четыре одинаковых по площади сектора, и в каждом из них проанализированы наблюдаемые свойства радиоисточников и космического микроволнового фона. Показано, что распределение физических параметров (плотность потока, тип радиоспектра, спектральный индекс радиоисточников), а также свойства фонового излучения в области размером 177⟨° соответствуют космологическому принципу, в то время как количество радиоисточников и их морфологический тип существенно отличаются на различных площадках. Это говорит о том, что проведение исследований на участках неба данного размера при анализе CMB может дать статистически верную картину на высоких мультиполях (соответствующих размеру области), в то время как обобщение на все небо подсчетов объектов и их эволюционных морфологических характеристик на полную популяцию источников неочевидно. Обнаружен сдвиг в распределении отклика в направлении на радиоисточники на карте реликтового излучения в положительную сторону на уровне 2σ, повторяющийся во всех четырех секторах. По данным анализа многочастотных карт Planck подготовлен каталог, содержащий 120 новых кандидатов в скопления галактик с эффектом Сюняева–Зельдовича, 46 из которых могут быть далекими (z>0.7).

Астрофизический бюллетень, 74, № 3, с. 265-275 (2019) | Рубрика: 18

Запрягаев В.И.

 

Губанов Д.А., Дядькин А.А., Запрягаев В.И., Кавун И.Н., Рыбак С.П. «Экспериментальное исследование влияния шероховатости сопла на параметры течения в слое смешения осесимметричной высокоскоростной дозвуковой струи» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 23, с. 42-50 (2020)

Представлены результаты экспериментального исследования характеристик слоя смешения в начальном участке трансзвуковой струи, истекающей из конвергентных сопел с различной внутренней шероховатостью, при одинаковом значении числа Маха в ядре струи. Показано, что характеристики слоя смешения – радиальные профили измеренного полного давления и величины среднеквадратичных пульсаций полного давления, имеют автомодельный характер при удалении от среза сопла на величину более 1.5 выходного диаметра сопла. Показана возможность применения сопел с повышенной степенью шероховатости внутренней поверхности для исследования высокоскоростных струйных течений.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 23, с. 42-50 (2020) | Рубрика: 08.11

Заславский В.Ю.

 

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю. «Особенности донной сейсмической волны при генерации гидроакустическим источником в условиях береговой зоны (трехмерное численное моделирование)» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 9-10 (2019). 106 с.

На основе применения конечно-элементного метода выполнено 3D численное моделирование гидроакустических и поверхностных донных сейсмических волн при их возбуждении акустическим монополем, установленным в прибрежной акватории, где горизонтальное дно сменяется наклонным. Рассмотрены режимы импульсной работы и непрерывных гармонических пульсаций гидроакустического источника при различных глубинах погружения и удалениях от береговой кромки вода-суша. Исследована структура и особенности распространения возбуждаемых гидро- и сейсмоакустических поверхностных рэлеевских волн в случае скальной донной породы. Построены волновые годографы, анализ которых позволяет селектировать волновые типы. Обсуждается возможность регистрации поверхностной донной волны, выходящей на сушу по береговому склону, сейсмическими приемниками. Дается сравнительная оценка ее уровня относительно гидроакустической. Полученное моделированием амплитудно-волновое пространственное распределение демонстрируется на иллюстрациях. Ключевые слова: поверхностная донная волна, наклонное дно, 3D моделирование

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 9-10 (2019). 106 с. | Рубрика: 07.14

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю. «О генерации высших гармоник при автомодуляции на контакте вибратор–грунт» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 73 (2019). 106 с.

Теоретически анализируется эффект контактной нелинейности, который наблюдается в экспериментах по сейсмическому вибро-просвечиванию осадочной толщи. Его следствием является возникновение высших гармоник в спектре ближнего сейсмоакустического поля, регистрируемого в непосредственной близости от вибратора. Для описания эффекта предлагается модель, которая основывается на предположении об автомодуляции площади контакта рабочей мембраны сейсмического виброисточника с грунтом. Построены графики частотной зависимости уровня гармоник сейсмоизлучения для поверхностной волны и пространственно-углового распределения высших гармоник объемной волны сжатия. Расчетные данные представляют интерес для экспресс-оценки параметра акустической нелинейности геосреды. Ключевые слова: контактная нелинейность, высшие гармоники, продольная, поверхностная волна

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 73 (2019). 106 с. | Рубрики: 09.04 09.05

Заславский Ю.М.

 

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю. «Особенности донной сейсмической волны при генерации гидроакустическим источником в условиях береговой зоны (трехмерное численное моделирование)» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 9-10 (2019). 106 с.

На основе применения конечно-элементного метода выполнено 3D численное моделирование гидроакустических и поверхностных донных сейсмических волн при их возбуждении акустическим монополем, установленным в прибрежной акватории, где горизонтальное дно сменяется наклонным. Рассмотрены режимы импульсной работы и непрерывных гармонических пульсаций гидроакустического источника при различных глубинах погружения и удалениях от береговой кромки вода-суша. Исследована структура и особенности распространения возбуждаемых гидро- и сейсмоакустических поверхностных рэлеевских волн в случае скальной донной породы. Построены волновые годографы, анализ которых позволяет селектировать волновые типы. Обсуждается возможность регистрации поверхностной донной волны, выходящей на сушу по береговому склону, сейсмическими приемниками. Дается сравнительная оценка ее уровня относительно гидроакустической. Полученное моделированием амплитудно-волновое пространственное распределение демонстрируется на иллюстрациях. Ключевые слова: поверхностная донная волна, наклонное дно, 3D моделирование

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 9-10 (2019). 106 с. | Рубрика: 07.14

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю. «О генерации высших гармоник при автомодуляции на контакте вибратор–грунт» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 73 (2019). 106 с.

Теоретически анализируется эффект контактной нелинейности, который наблюдается в экспериментах по сейсмическому вибро-просвечиванию осадочной толщи. Его следствием является возникновение высших гармоник в спектре ближнего сейсмоакустического поля, регистрируемого в непосредственной близости от вибратора. Для описания эффекта предлагается модель, которая основывается на предположении об автомодуляции площади контакта рабочей мембраны сейсмического виброисточника с грунтом. Построены графики частотной зависимости уровня гармоник сейсмоизлучения для поверхностной волны и пространственно-углового распределения высших гармоник объемной волны сжатия. Расчетные данные представляют интерес для экспресс-оценки параметра акустической нелинейности геосреды. Ключевые слова: контактная нелинейность, высшие гармоники, продольная, поверхностная волна

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 73 (2019). 106 с. | Рубрики: 09.04 09.05

Захаров В.О.

 

Лебедев М.В., Захаров В.О. «Применение методов машинного обучения для оптимального хранения иформации о ВРСЗ» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 31 (2019). 106 с.

Работа посвящена исследованию применения алгоритмов снижения размерности для оптимального хранения информации о ВРСЗ. Рассмотрено три основных подхода для сжатия информации: метод главных компонент, K-SVD и нейронная сеть. Качество алгоритмов сжатия определяется по трем критериям: точность восстановления координат профиля ВРСЗ, размер хранимой информации после сжатия, точности извлечения информации о сезоне из сжатого профиля ВРСЗ. Для оценки сезона было использовано несколько известных алгоритмов классификации: регрессия, бустинг, решающие деревья. Исследования проводились для нескольких районов мирового океана. Ключевые слова: алгоритмы снижения размерности, ВРСЗ, классификация

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 31 (2019). 106 с. | Рубрика: 12.06

Захаров В.Ю.

 

Захаров Ю.И., Захаров В.Ю., Картышев О.А. «Имитационное моделирование процесса образования и распространения звука авиационного источника» Научный вестник ГосНИИ ГА, № 27, с. 35-47 (2019)

Рассматриваются проблемы оценки, анализа и прогнозирования акустического режима приаэродромных территорий, подверженных внешнему неблагоприятному воздействию шума авиационного источника. Предлагается простой интегральный метод акустического расчета звуковых полей авиационного источника с использованием разработанной имитационной модели представления процесса образования и распространения шума такого источника для проведения акустического расчета его звуковых полей. Используются известные принципы прикладной акустики, на основе которых, в рамках исходных граничных условий энергетической теории звука, рассматриваются возможные аспекты выполнения акустического расчета звуковых полей авиационного источника на основе предложенной имитационной модели процесса образования и распространения шума на местности. Описываются результаты практического использования предлагаемого метода расчета звуковых полей для ориентировочной оценки максимальных и эквивалентных (LRi(Амах), LRi(Aэкв.)) уровней авиационного шума с расстоянием (Ri) на приаэродромных территориях. Также на основе таких исходных данных, как уровни звука (звукового давления) в источнике его возникновения (L0) и требуемые уровни звука в объектах защиты (LRi), с учетом геометрических параметров самого источника, определяются численные значения расстояний (Rj) от, собственно, источника до объектов защиты. Приводятся практические примеры акустического расчета, делаются выводы о пригодности метода для предварительной, оперативной ориентировочной количественной оценки ожидаемых значений авиационного шума на территории и обследуемых объектах защиты. Показана реализация метода компьютерной программой AcousticLab.

Научный вестник ГосНИИ ГА, № 27, с. 35-47 (2019) | Рубрики: 08.14 10.01

Захаров Д.Д.

 

Захаров Д.Д. «Нахождение полного бесконечно го спектра волновых чисел изотропно-слоистых пластин в низкочастотном диапазоне» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 92 (2019). 106 с.

Исследуется бесконечный спектр волновых чисел слоистых пластин с однородными граничными условиями на лицевых поверхностях, т.е. свободных от напряжений, жестко защемленных, или поверхностях, где в одних направлениях заданы нулевые напряжения, а в остальных – нулевые перемещения. Материалы слоев предполагаются изотропными линейно-упругими. Рассмотрены гармонические волны с P- и SV-поляризацией. Известно, что при всякой частоте может существовать лишь конечное количество вещественных и чисто мнимых волновых чисел, но счетное множество комплексных. Несмотря на значительный прогресс и наличие эффективных алгоритмов расчета конечной части спектра, задача нахождения всего счетного множества комплексных волновых чисел остается наименее изученной. Однако, информация о полном спектре необходима для анализа пограничных слоев, построения неотражающих граничных условий в волноводах, анализа разложения волнового поля в ряд по собственным волнам вблизи неоднородностей и концентраторов напряжений и т.д., что и мотивировало данную работу. С этой целью предложены удобные передаточные матрицы, найдены их обращения в замкнутом виде и для «матриц-пропагаторов» выведены асимптотики при больших по модулю значениях волновых чисел. Получены в явном виде дисперсионные уравнения и их асимптотическое представление при больших волновых числах или малых частотах. Предложен алгоритм вывода асимптотик волновых чисел в статике и в длинноволновом приближении, оценена погрешность асимптотик. Показано, что имеются критические значения геометрических параметров, при которых изменяется тип асимптотик. Предложен итерационный алгоритм расчета точных комплексных дисперсионных кривых. Рассмотрен пример расчета спектра волновых чисел для симметричных и антисимметричных волн Лэмба в трехслойной пластине. Показано, что для счетного множества комплексных волновых чисел, статическая и длинноволновая асимптотики тем точнее, чем выше номер дисперсионной кривой, так что бесконечная часть спектра может быть описана простыми формулами. Рассмотрены различные значения геометрических параметров. Приведены результаты расчетов, показана хорошая сходимость и высокая точность разработанных алгоритмов. Ключевые слова: слоистые пластины, комплексные волновые числа, бесконечный спектр

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 92 (2019). 106 с. | Рубрика: 04.16

Захаров Ю.А.

 

Нафиков Р.М., Фасеева Г.Р., Лысогорский Ю.В., Захаров Ю.А., Кабиров Р.Р. «Акустическое тестирование в технологии производства строительной керамики с упрочняющими добавками» Журнал технической физики, 90, № 2, с. 305-311 (2020)

Интерпретировано поведение звукового спектра свободных колебаний цилиндрических образцов керамики для светло-желтого лицевого кирпича в зависимости от условий обжига, а также от упрочняющих добавок мелкодисперсных отходов стекловолокна. Выявлена корреляция частот и времени релаксации колебаний с внутренними дефектами и прочностью на сжатие и изгиб. Предложена методика тестирования, снижающая издержки промышленного масштабирования такой технологии упрочнения строительной керамики. Ключевые слова: строительная керамика, акустический контроль, прочность, дефектность.

Журнал технической физики, 90, № 2, с. 305-311 (2020) | Рубрика: 14.07

Захаров Ю.И.

 

Захаров Ю.И., Захаров В.Ю., Картышев О.А. «Имитационное моделирование процесса образования и распространения звука авиационного источника» Научный вестник ГосНИИ ГА, № 27, с. 35-47 (2019)

Рассматриваются проблемы оценки, анализа и прогнозирования акустического режима приаэродромных территорий, подверженных внешнему неблагоприятному воздействию шума авиационного источника. Предлагается простой интегральный метод акустического расчета звуковых полей авиационного источника с использованием разработанной имитационной модели представления процесса образования и распространения шума такого источника для проведения акустического расчета его звуковых полей. Используются известные принципы прикладной акустики, на основе которых, в рамках исходных граничных условий энергетической теории звука, рассматриваются возможные аспекты выполнения акустического расчета звуковых полей авиационного источника на основе предложенной имитационной модели процесса образования и распространения шума на местности. Описываются результаты практического использования предлагаемого метода расчета звуковых полей для ориентировочной оценки максимальных и эквивалентных (LRi(Амах), LRi(Aэкв.)) уровней авиационного шума с расстоянием (Ri) на приаэродромных территориях. Также на основе таких исходных данных, как уровни звука (звукового давления) в источнике его возникновения (L0) и требуемые уровни звука в объектах защиты (LRi), с учетом геометрических параметров самого источника, определяются численные значения расстояний (Rj) от, собственно, источника до объектов защиты. Приводятся практические примеры акустического расчета, делаются выводы о пригодности метода для предварительной, оперативной ориентировочной количественной оценки ожидаемых значений авиационного шума на территории и обследуемых объектах защиты. Показана реализация метода компьютерной программой AcousticLab.

Научный вестник ГосНИИ ГА, № 27, с. 35-47 (2019) | Рубрики: 08.14 10.01

Зацепин А.Г.

 

Елкин Д.Н., Зацепин А.Г., Саловатова Л.И. «Лабораторное исследование влияния рельефа наклонного дна и его шероховатости на вдольбереговое даунвеллинговое течение и связанный с ним придонный экмановский слой» Процессы в геосредах, № 4, http://journal.geomediacenter.ru/pgm-4-22-2019 (2019)

В бассейне, расположенном на вращающейся платформе, проведены лабораторные опыты по исследованию динамики даунвеллингового прибрежного течения над наклонным дном, при наличии шероховатости дна и препятствия на нем в виде невысокого вдольсклонового барьера. Течение создавалось с помощью источника постоянного расхода воды той же плотности (баротропный случай) или меньшей плотности (бароклинный случай) по сравнению с водой в бассейне. Установлено, что не только в баротропном, но и в бароклинном случае, при определенных условиях, происходит формирование придонного экмановского слоя с нисходящим переносом воды прибрежного даунвеллингового течения. В бароклинном случае, придонный экмановский слой испытывает конвективную неустойчивость. Шероховатость и особенности рельефа дна влияют на характеристики течения, как в баротропном, так и в бароклинном случаях. В бароклинном случае шероховатость дна значительно интенсифицирует конвективную неустойчивость придонного экмановского слоя, как в случае рельефа с препятствием, так и без препятствия. Ключевые слова: даунвеллинговые прибрежные течения, стратификация вод, наклонное дно, рельеф с особенностью, экмановский придонный слой, лабораторное моделирование, вращающаяся платформа, шероховатость дна, конвективная неустойчивость, перемешивание.

Процессы в геосредах, № 4, http://journal.geomediacenter.ru/pgm-4-22-2019 (2019) | Рубрика: 07.22

Зверев А.Я.

 

Зверев А.Я. «К 30-летию создания акустического стенда АК-11» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 45-46 (2019). 106 с.

Реверберационные и заглушенные камеры являются традиционными установками, которые используются во всем мире для проведения акустических испытаний. Несмотря на то, что существует общая теория и рекомендации для проектирования подобных установок, все они являются уникальными. Однако даже на фоне известных зарубежных стендов установка АК-11, представляющая собой связанный комплекс из двух реверберационных и одной заглушенной камер, выделяется своей многофункциональностью. За 30 лет эксплуатации установки в ее звукомерных камерах проводились самые разнообразные исследования, обзор наиболее интересных из которых представлен в данном докладе. В проеме между реверберационными камерами определяется звукоизоляция панелей разного размера с различным набором ТЗИ и ВПМ. Динамический диапазон установки позволяет определить ЗИ практически любых интересующих самолетостроительные компании панелей. Также в реверберационных камерах проводится полный цикл виброакустических испытаний панелей, по результатам которых определяются их виброакустические характеристики – локальные и усредненные по поверхности панели значения виброускорений при ее акустическом и механическом возбуждении, полный коэффициент потерь, коэффициент потерь на излучение, модальная плотность, акустическая вибровозбудимость. Проем между реверберационной и заглушенной камерами используется для определения ЗИ панели при нормальном или наклонном падении звука со стороны заглушенной камеры либо со стороны подглушенной РК – панель в проеме, в зависимости от задачи, может быть установлена с любой стороны. Испытания на стенде АК-11 проводятся не только с использованием проемов между камерами, но и в отдельных изолированных камерах. В частности, в реверберационной камере проводятся эксперименты по определению характеристик звукопоглощения материалов и конструкций. В реверберационной и в заглушенной камерах была проведена серия экспериментальных работ с отсеком, моделирующим фюзеляж самолета. В РК испытания проводились при возбуждении отсека диффузным звуковым полем. В заглушенной камере – при его возбуждении винтом в кольце, свободным диполем и диполем в кольце. В ЗК проводятся измерения диаграмм направленности и звуковой мощности, излучаемой различными источниками звука. Для определения трехмерной диаграммы направленности источников сконструировано и установлено в заглушенной камере сферическое координатное устройство. Ключевые слова: Звукоизоляция, звукопоглощение, реверберационная камера, заглушенная камера

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 45-46 (2019). 106 с. | Рубрика: 14.02

Боженко А.Н., Пахов В.В., Зверев А.Я. «Сравнительные исследования всенаправленных источников акустического излучения в форме многогранников» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 48-49 (2019). 106 с.

Были проведены сравнительные исследования диаграмм направленности и характеристик двух всенаправленных источников акустического излучения, выполненных в форме многогранников. Источник акустического излучения КАИ-А1 представляет собой тело додекаэдрической формы, с установленными в каждой грани динамиком UralAS-130. Динамики источника подключены в последовательно-параллельную сеть для обеспечения синфазной работы и требуемого значения импеданса для усилителя звуковой частоты. Ближайший серийный аналог такого устройства – источник звукового излучения Bruel&Kjaer OmniPower type 4292L. OmniPower 4292-L использует 12 динамиков в додекаэдральной конфигурации для равномерного излучения звука со сферическим распределением. Все динамики подключены в последовательно-параллельную сеть, чтобы обеспечить как синфазную работу, так и полное сопротивление, соответствующее усилителю мощности. Измерения диаграмм направленности и звуковой мощности, излучаемой различными источниками звука, проводятся, как правило, в заглушенной камере. В рамках данной работы такие измерения были проведены в заглушенной камере стенда АК-11 (ЦАГИ, г. Дубна). Для получения трехмерных диаграмм направленности в заглушенной камере сконструировано и установлено сферическое координатное устройство. Оно представляет собой легко устанавливаемую/разбираемую деревянную конструкцию, на которой закреплена вращающаяся металлическая рама в виде дуги полуокружности радиуса 1.8 м. На раме установлен ряд микрофонов. В центр дуги подвешивается источник шума, характеристики которого требуется определить. Рама с микрофонами вращается на любой угол в пределах 0–330°. В результате испытаний может быть получено распределение уровней звукового давления от источника по сферической поверхности радиуса 2м, или, другими словами, сферическая диаграмма направленности источника. В работе представлены диаграммы направленности двух однотипных всенаправленных источников акустического излучения, их анализ и сравнение характеристик акустического излучения источников в треть-октавных полосах. По результатам работы сделан вывод о равномерности диаграммы направленности источника КАИ-А1 и его потенциальной пригодности к различным видам акустических исследований. Ключевые слова: источник звука, диаграмма направленности, аэроакустика

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 48-49 (2019). 106 с. | Рубрика: 04.11

Зверев В.А.

 

Зверев В.А., Голубев В.Н., Коротин П.И. «Условия выделения лучей по времени их прихода на больших расстояниях и низких частотах» Акустический журнал, 66, № 2, с. 163-169 (2020)

Приводятся результаты экспериментальных исследований по распространению низкочастотных импульсных сигналов в глубоководных и мелководных районах Мирового океана. Получены достаточные условия выделения лучей по времени их прихода в точку приема: смещение луча под влиянием градиента скорости звука, направленного вниз, превышает смещение луча в обратном направлении под влиянием градиента, обусловленного силой тяжести; излучатель и приемник находятся на разных глубинах; излучение является импульсным при длительности импульса меньше разности времен прихода лучей в точку приема. Опыты показали справедливость гипотезы, что совокупность перечисленных условий достаточна для выделения лучей по временам их прихода.

Акустический журнал, 66, № 2, с. 163-169 (2020) | Рубрика: 07.05

Зинин П.В.

 

Титов С.А., Зинин П.В. «Формирование ультразвуковых изображений через слои с неизвестными параметрами» Акустический журнал, 66, № 2, с. 206-212 (2020)

Представлен метод формирования ультразвуковых изображений в устройствах визуализации с фазированными решетками, основанный на разложении регистрируемого пространственно-временного сигнала в спектр плоских импульсных волн. Рассмотрен случай, когда между ультразвуковой решеткой и областью визуализации находится ряд промежуточных слоев с неизвестными толщинами и скоростями звука. Метод основан на измерении задержек составляющих спектра плоских волн, прошедших через слои и отраженных от границы области визуализации, и компенсации этих задержек при суммировании составляющих спектра, рассеянных на неоднородностях в области визуализации.

Акустический журнал, 66, № 2, с. 206-212 (2020) | Рубрика: 12.05

Зинкин Д.Г.

 

Пороховниченко Д.Л., Рю Чж., Зинкин Д.Г., Волошинов В.Б. «Акустические, оптические и акустооптические свойства кристаллов бромида ртути» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 76 (2019). 106 с.

Известно, что кристаллические соединения на основе ртути и теллура находят широкое применение в акустооптике для управления характеристиками электромагнитного излучения в видимом, а также инфракрасном диапазонах электромагнитного спектра. Такие кристаллы, как теллур (Te), парателлурит (TeO2), каломель (Hg2Cl2), бромид ртути (Hg2Br2) и др., характеризуются исключительно высокими значениями коэффициента акустооптического качества, что значительно снижает требования к уровню управляющей электрической мощности в акустооптических приборах на основе ртути и теллура. Поэтому исследование физических свойств указанных кристаллов является актуальной проблемой. Задачей настоящей работы явился анализ акустооптических характеристик кристалла бромида ртути в режиме широкоапертурной дифракции света на ультразвуке. В работе приводятся результаты расчетов фазовых скоростей акустических волн в плоскостях (010) и (1-10) кристалла. Расчет показал, что фазовая скорость медленных сдвиговых акустических волн сильно меняется в зависимости от направления распространения звука и может достигать весьма низкого значения V=282 м/с. Для плоскостей (010) и (1-10) кристалла бромида ртути были рассчитаны зависимости угла Брэгга θ от акустической частоты f при распространения ультразвука под различными углами α относительно кристаллографических осей. Анализ проведен для длин волн оптического излучения в видимом световом диапазоне λ=633 нм, а также и в инфракрасном диапазоне λ=10.6 мкм. В результате проведенных расчетов были определены оптимальные углы падения света, а также значения акустических частот, соответствующих режимам широкоапертурной дифракции света в бромиде ртути. Экспериментальное исследование проводится на кристалле бромида ртути, выращенного в компании “Green Optics”. Скорости акустических волн в кристалле оценивались из диаграмм Шефера–Бергмана. При измерениях использовалось излучение лазера на длинах волн λ=532 нм и λ=633 нм. Данные эксперимента сравнивались с результатами расчетов. Проведенное исследование позволяет определить основные параметры новых акустооптических дефлекторов и фильтров видимого и инфракрасного диапазонов электромагнитного спектра, которые в ближайшее время планируется создать на основе кристаллов бромида ртути. Ключевые слова: акустооптика, бромид ртути, угол Брэгга, дефлектор, модулятор

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 76 (2019). 106 с. | Рубрика: 06.03

Золотова О.П.

 

Плетнев О.Н., Бурков С.И., Турчин П.П., Золотова О.П. «Дисперсионные зависимости характеристик волн Лэмба в пластинах кристалла LiNBO3 при воздействии одноосного механического давления» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 98 (2019). 106 с.

На основе теории распространения акустических волн в пьезокристаллах, подвергнутых воздействию внешнего одноосного механического давления. рассмотрено влияние одноосного механического давления на характеристики распространения акустических волн в пластине ниобата лития. Представлены результаты расчёта коэффициентов электромеханической связи и коэффициентов управляемости при различных вариантах приложения внешнего механического одноосного давления. Выполнен анализ влияния одноосного механического давления на степень взаимодействие мод упругой волны в пьезоэлектрической пластине. Ключевые слова: ниобат лития, волна Рэлея, волна Лэмба, одноосное давление

XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 98 (2019). 106 с. | Рубрика: 04.09

Зубин М.А.

 

Зубин М.А., Максимов Ф.А., Остапенко Н.А. «Критерии существования вихревых особенностей Ферри в сверхзвуковых конических течениях при отсутствии точек ветвления ударных волн» Доклады академии наук, 489, № 6, с. 576-580 (2019)

На основе результатов численного исследования управления структурой течения около ромбовидного крыла с коническим сопряжением консолей при обтекании со скольжением на режимах со сверхзвуковыми передними кромками определены критерии существования вихревых особенностей Ферри в отсутствие точек ветвления головной и внутренней ударных волн.

Доклады академии наук, 489, № 6, с. 576-580 (2019) | Рубрика: 08.10

Зуев Ю.В.

 

Зуев Ю.В. «О некоторых причинах немонотонного изменения концентрации дискретной фазы в двухфазной турбулентной струе» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 23, с. 51-60 (2020)

Приводится математическая модель двухфазного турбулентного струйного течения, осредненные уравнения которой записаны для каждой фазы в переменных Эйлера. Анализ результатов расчетов, выполненных с использованием этой математической модели, позволил выявить причины немонотонного изменения объемной концентрации дисперсной фазы вдоль оси двухфазной струи. Рассмотрено влияние на изменение концентрации частиц в струе их размера, поперечной скорости, концентрации частиц и скольжения фаз в начальном сечении струи. Показано, что перечисленные граничные условия являются причиной немонотонного изменения объемной концентрации частиц в двухфазной струе только при значении числа Стокса, рассчитанном по параметрам фаз в начальном сечении струи, большем 0.14–0.15. При меньших значениях числа Стокса, когда частицы можно считать пассивной примесью, их объемная концентрация в струе монотонно уменьшается вдоль оси струи так же, как концентрация примеси в газовой струе переменного состава.

Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 23, с. 51-60 (2020) | Рубрика: 08.05