Иванов Д.С., Овчинников М.Ю., Пеньков В.И., Иванова Т.А. «Моделирование демпфирования углового движения наноспутника с помощью гистерезисной пластины» Математическое моделирование, 32, № 2, с. 101-112 (2020)
Проводится математическое моделирование углового движения наноспутника типа CubeSat с пассивной магнитной системой ориентации, в состав которой входят постоянный магнит и гистерезисные демпферы в виде пластины или набора стержней. Проводится исследование параметров гистерезисных демпферов с помощью лабораторного стенда. Представлен сравнительный анализ времени демпфирования с использованием пластины и набора стержней.
Математическое моделирование, 32, № 2, с. 101-112 (2020) | Рубрика: 06.11
Иванов Д.С., Овчинников М.Ю., Ролдугин Д.С., Ткачев С.С., Трофимов С.П., Шестаков С.А., Широбоков М.Г. «Программный комплекс для моделирования орбитального и углового движения спутников» Математическое моделирование, 31, № 12, с. 44-56 (2019)
Приведено описание возможностей программного комплекса для моделирования динамики околоземных спутников. Он позволяет проводить моделирование свободного и управляемого орбитального и углового движения как одиночных, так и групп аппаратов, с использованием моделей разной степени детализации. Комплекс ориентирован на пользователей без специальной подготовки, поэтому интерфейс построен таким образом, чтобы минимизировать возможности некорректного ввода данных. Комплекс разработан на языке C++ с использованием фреймворка Qt, что обеспечивает его кроссплатформенность.
Математическое моделирование, 31, № 12, с. 44-56 (2019) | Рубрика: 18
Коробов А.И., Одина Н.И. «Нелинейное взаимодействие амплитудно-модулированных волн в металлических резонаторах» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 71-72 (2019). 106 с.
Представлены результаты экспериментального исследования нелинейного взаимодействия амплитудно-модулированных волн в металлических резонаторах. В качестве образцов использовались металлы как с дополнительно внесенными (посредством механической деформации) дефектами, так и без них. Экспериментальная установка включала четвертьволновой резонатор, выполненный из исследуемого металла, генератор амплитудно-модулированных волн, усилитель и осциллограф с функцией преобразования Фурье для нахождения спектра принимаемого сигнала. В качестве несущей и огибающей частот амплитудно-модулированного сигнала использовались частоты первой и третьей моды резонатора, предварительно определенные путем снятия амплитудно-частотной характеристики. Проведено исследование зависимости эффективности генерации комбинационных частот (разностной и суммарной) от амплитуды подаваемого сигнала. Проводится обсуждение полученных результатов. Ключевые слова: структурная упругая нелинейность, поликристаллические металлы, амплитудно-модулированные волны
XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 71-72 (2019). 106 с. | Рубрика: 04.08
Окунев В.Д., Самойленко З.А., Николаенко Ю.М., Дьяченко Т.А., Корнеевец А.С., Пушенко Е.И. «Формирование кластеров La0.7Sr0.3MnO3 в магнетронной плазме при воздействии ионно-звуковой волны на поток частиц» Письма в Журнал технической физики, 46, № 1, с. 47-51 (2020)
Изучена кинетика формирования кластеров в магнетронной плазме при движении потока частиц, полученного распылением мишени La0.7Sr0.3MnO3 с последующим осаждением кластеризованных аморфных слоев на протяженную стеклянную подложку. Выявлено влияние ионно-звуковой волны на пространственную модуляцию локальной структуры и свойств кластеризованной среды при наличии в плазме разновалентных ионов марганца. Ключевые слова: магнетронная плазма, разновалентные ионы марганца, кластеризация потока частиц, ионно-звуковая волна.
Письма в Журнал технической физики, 46, № 1, с. 47-51 (2020) | Рубрика: 06.08
Карзова М.М., Юлдашев П.В., Леша Т., Драгна Д., Оливье С., Хохлова В.А., Блан-Бенон Ф. «Нелинейное отражение n-волны от шероховатых поверхностей в воздухе» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 41-42 (2019). 106 с.
Развитие концепции создания малых гражданских сверхзвуковых самолетов бизнес-класса привело к возобновлению интереса к проблеме распространения волны звукового удара в неоднородной атмосфере и ее отражения от поверхности земли. При нерегулярном отражении акустических волн с ударными фронтами вблизи жесткой поверхности формируется “ножка” Маха. Процесс ее формирования зависит от структуры, импеданса и геометрии поверхности. В работе в лабораторном эксперименте исследовалось влияние размера зерна шероховатости поверхности на пространственно-временную структуру N-волны при ее отражении от данной поверхности в воздухе. N-волна длиной 1.4 см и амплитудой до 1.5 кПа создавалась искровым разрядным источником. Для восстановления профилей давления N-волны в точках, расположенных на различной высоте от отражающих поверхностей, использовался метод интерферометрии по схеме Маха–Цендера. Метод основан на измерении возмущения оптического показателя преломления среды при распространении сферически расходящейся N-волны, а затем восстановлении по нему профиля давления волны с помощью обратного преобразования Абеля. В качестве отражающих шероховатых поверхностей использовалось пять различных листов наждачной бумаги, скрепленных с плоской поверхностью, изготовленной из пластика. Размер зерна шероховатости варьировался от 50 до 500 мкм. Было показано, что с увеличением размера зерна шероховатости происходило уменьшение высоты “ножки” Маха. Если размер зерна в несколько раз превышал ширину ударного фронта N-волны, то формирования “ножки” Маха не наблюдалось, а отражение происходило регулярным образом. Вблизи шероховатой поверхности (до 2 мм) уровни давления были выше, чем в случае гладкой поверхности, а на профилях давления наблюдались периодические искажения с периодом, зависящим от размера зерна шероховатости. Результаты эксперимента были количественно подтверждены в численном моделировании уравнений Эйлера, где искровой источник имитировался гауссовским распределением энергии, а геометрия шероховатых поверхностей задавалась случайным образом с использованием гауссовской корреляционной функции с параметрами, полученными в микроскопических измерениях структуры поверхности. Результаты численного моделирования с точностью 10% описали экспериментально измеренные профили давления. Дополнительно в моделировании была показана периодическая структура фронтов, формирующихся за основной волной в результате ее дифракции на шероховатостях. Ключевые слова: N-волна, «ножка» Маха, шероховатость, нерегулярное отражение, интерферометр Маха–Цендера
XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 41-42 (2019). 106 с. | Рубрика: 08.14
Перетокин А.В., Лившиц А.Я., Орлов А.В., Ширгина Н.В. «Особенности акустики спортивных объектов на примере футбольных стадионов FIFA» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 37 (2019). 106 с.
Чемпионат Мира по футболу 2018 г. проведен в России на 12 стадионах в 11 городах: в Волгограде, Екатеринбурге, Казани, Калининграде, Москве, Нижнем Новгороде, Ростове-на-Дону, Самаре, Санкт-Петербурге, Саранске и Сочи. Некоторые стадионы были построены, другие реконструированы и адаптированы под чемпионат Мира. На стадионах FIFA нормируются значения разборчивости речи, времени реверберации и пр. значения акустических параметров. После проведения чемпионата Мира по футболу стадионы будут использоваться для проведения футбольных матчей и коммерческих мероприятий: концертов и шоу с применением системы звукоусиления. Для проведения концертов акустические характеристики стадионов должны быть высокими. Выполнено акустическое обследование стадионов, измерены акустические параметры при пустых трибунах. На основании компьютерного моделирования сделан пересчет акустических параметров на заполненные трибуны. Сопоставлены измеренные значения акустических параметров с акустическими требованиями FIFA. Сравнены и проанализированы акустические параметры, измеренные на всех стадионах. Рассмотрены положительные и отрицательные характеристики стадионов. Определены параметры и составлены рекомендации для улучшения акустики при проектировании новых стадионов. Ключевые слова: акустика помещений, время реверберации, индекс речевой разборчивости
XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 37 (2019). 106 с. | Рубрика: 11.07
Четверушкин Б.Н., Мингалев И.В., Федотова Е.А., Орлов К.Г., Чечеткин В.М., Мингалев В.С. «Расчет собственного излучения атмосферы в модели общей циркуляции нижней и средней атмосферы Земли» Математическое моделирование, 32, № 2, с. 77-100 (2020)
Представлено описание блока расчета собственного излучения атмосферы Земли в ИК-диапазоне, который разработан для модели общей циркуляции нижней и средней атмосферы. В этом блоке используется новая параметризация молекулярного поглощения в диапазоне частот от 10 до 2000 см–1 в интервале высот от поверхности Земли до 76 км. Алгоритм построения этой параметризации учитывает изменение газового состава атмосферы с высотой и имеет ряд других достоинств. Кроме того, для численного решения уравнения переноса излучения используется метод дискретных ординат и расчетная сетка по зенитным углам с шагом около 9 градусов. Проведено сравнение результатов эталонных расчетов поля собственного излучения атмосферы Земли с результатами расчетов, выполненных с использованием параметризации, и показано, что представленная параметризация имеет хорошую точность в нижней и средней атмосфере как при отсутствии облаков, так и при наличии облачных слоев с большой оптической толщиной.
Математическое моделирование, 32, № 2, с. 77-100 (2020) | Рубрики: 17 18
Кислицын А.А., Орлов Ю.Н. «Моделирование эволюции выборочных распределений случайных величин с помощью уравнения Лиувилля» Математическое моделирование, 32, № 1, с. 111-128 (2020)
Рассматривается разностная аппроксимация одномерного уравнения Лиувилля для моделирования эволюции выборочной плотности распределения нестационарного временного ряда, оцениваемой по гистограмме. Показано, что изменение выборочной плотности распределения на некотором промежутке времени может быть численно описано как решение уравнения Лиувилля, если начальная плотность распределения строго положительна во внутренних классовых интервалах. Построен алгоритм определения соответствующей скорости и показан ее механико-статистический смысл как полугруппы, эквивалентной по Чернову средней полугруппе, генерирующей эволюцию функции распределения.
Математическое моделирование, 32, № 1, с. 111-128 (2020) | Рубрика: 04.01
Александров В.Г., Осипов А.А. «Разработка вычислительного комплекса для изучения особенностей акустического излучения газотурбинного двигателя через его воздухозаборник и выхлопное сопло» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 47-48 (2019). 106 с.
Представлены результаты, иллюстрирующие возможности и особенности математического моделирования аэроакустических явлений, сопряженных с распространением по проточному тракту авиационного двигателя тонального шума, характерного для работы вентилятора и компрессора низкого давления, а также шума внутренних источников (прежде всего, турбины низкого давления) современного турбореактивного двухконтурного двигателя (ТРДД), и излучением этого шума соответственно из воздухозаборника и выхлопного сопла двигателя в окружающее пространство в условиях внешнего обтекания мотогондолы. Особенности задач рассматриваемого круга обусловлены формированием высокочастотных (и соответственно коротковолновых) акустических и конвективных возмущений потока в условиях значительной неоднородности осредненного поля течения газа, включающего сдвиговые слои, а также нерегулярной конфигурации обтекаемых поверхностей. Анализ возможностей дальнейшего совершенствования рабочего процесса в авиационном двигателе, характеризующегося упомянутыми выше факторами, указывает на необходимость развития расчетной методологии в направлении повышения разрешающей способности сеточной дискретизации численного решения путем применения аппроксимирующих схем более высокого порядка точности, а также обеспечения высокой эффективности организации вычислительного процесса на основе разработки обобщенных расчетных модулей с широкими возможностями адаптации расчетной процедуры к особенностям решаемых задач математического моделирования. Согласно указанным методологическим соображениям в ЦИАМ создана специализированная программная платформа FDUG (Fluid Dynamics on Unstructured Grid), представляющая собой взаимосогласованный набор библиотек и готовых решений для построения программного обеспечения рассматриваемого класса. Разрабатываемый расчётный комплекс предназначен для решения практических инженерных задач со сложной топологией расчётной области, поэтому численные схемы, реализуемые в его составе, ориентированы в основном на работу с неструктурированными сетками. В рамках созданного на основе программной платформы FDUG «контейнера численных методов» реализована, в частности, явная конечно-объёмная “распадная” численная схема интегрирования системы уравнений Эйлера второго порядка точности по пространству и времени для трехмерных нестационарных течений. Технологические возможности созданного «контейнера численных методов» позволяют эффективно решать широкий круг задач нестационарной аэродинамики и аэроакустики. Ключевые слова: трехмерные акустические поля, излучение из воздухозаборника и сопла авиационного двигателя, численное моделирование
XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 47-48 (2019). 106 с. | Рубрика: 08.14
Четверушкин Б.Н., Луцкий А.Е., Осипов В.П. «Законы сохранения и компактная квазигазодинамическая система» Математическое моделирование, 31, № 12, с. 21-32 (2019)
На основе применения законов сохранения осуществляется вывод компактной квазигазодинамической системы, которая ранее была получена с помощью использования кинетической модели. Обсуждается возможность применения для решения этой системы алгоритмов, ранее применяемых для решения уравнений Навье–Стокса.
Математическое моделирование, 31, № 12, с. 21-32 (2019) | Рубрика: 04.01
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
Косарев О.И., Остапишин Н.М., Пузакина А.К. «Дифракция звука на конечной цилиндрической оболочке в дальнем поле» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 77-78 (2019). 106 с.
Доклад посвящен расчету вторичного дальнего гидроакустического поля, переизлученного конечной цилиндрической оболочкой в жидкости. Проблема актуальна для морских подвижных объектов. Новизна связана с решением задачи для конечной цилиндрической оболочки и проявлением дифракции в дальнем поле. Целью работы является получение аналитического решения. Ключевые слова: дифракция, конечная оболочка, дальнее поле
XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 77-78 (2019). 106 с. | Рубрики: 04.03 04.15
Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ипатов М.С. «О влиянии профиля скорости среднего потока в канале установки «Интерферометр с потоком» на извлечение импеданса образцов ЗПК» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 42-43 (2019). 106 с.
Работа посвящена экспериментальному исследованию влияния параметров потока в канале установки «Интерферометр с потоком» ЦАГИ на процесс определения (извлечения) импеданса образцов звукопоглощающих конструкций. Проведена серия экспериментов в лабораторных условиях (стандартная конфигурация установки) и в условиях заглушенной камеры АК-2, что позволило измерить акустические характеристики ЗПК при различных профилях скорости. При этом в большинстве применяемых до сих пор методах извлечения импеданса используется упрощение модели распространения звука при наличии потока, при котором поток предполагается однородным по сечению канала с бесконечно тонким пограничным слоем, что отличается от реализуемой на практике ситуации. В ходе настоящего сравнительного исследования показано существенное влияние профиля скорости на импеданс ЗПК, что требует доработки существующих методов извлечения импеданса на случай неоднородного потока. Ключевые слова: импеданс, звукопоглощающие конструкции, интерферометр с потоком
XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 42-43 (2019). 106 с. | Рубрика: 10.07
Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Пальчиковский В.В., Корин И.А., Берсенев Ю.В. «Экспериментальное исследование в заглушенной камере влияния азимутальной асимметричности импеданса ЗПК на азимутальную структуру звукового поля в крупномасштабной модели воздухозаборника» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 46-47 (2019). 106 с.
Представлены результаты сравнительных испытаний в заглушенной камере ПНИПУ крупномасштабной модели воздухозаборника диаметра 1.783 м в условиях твердых стенок, однородных ЗПК и однородных ЗПК с одной, тремя и пятью накладками, обеспечивающими перекрытие полной длины окружности однородных ЗПК на величину соответственно 6, 18 и 30%, что создает относительную азимутальную неоднородность импеданса ЗПК эквидистантную указанным процентам. Для генерации звукового поля в канале воздухозаборника использовалась система 40 динамиков, совмещенная с горнами, которые были установлены равномерно по окружности сечения тыльной части модели воздухозаборника, что позволило генерировать звуковые азимутальные моды в диапазоне номеров ±40. Для определения модальной структуры звукового поля в канале использовалась многоканальная решетка, состоящая из 126 микрофонов, установленных заподлицо стенок канала в зоне за ЗПК в направлении распространения звука, при этом 100 микрофонов образуют круговую решетку, а остальные – линейную. Анализ результатов испытаний показал, что наибольший эффект появления в канале не генерируемых динамиками азимутальных мод с повышенным уровнем амплитуды (фактически амплитуды этих мод сравнимы с амплитудой доминирующей моды, генерируемой динамиками) реализуется для мод, азимутальные номера которых отличаются от номера генерируемой доминирующей моды на числа кратные ±5. Данный эффект находится полностью в согласии с предсказанием аналитической модели влияния азимутальной неоднородности ЗПК на распространение вращающихся мод в цилиндрическом канале. Ключевые слова: распространение звука в каналах, воздухозаборник, звукопоглощающие конструкции (ЗПК), азимутальная неоднородность импеданса, многомикрофонные решетки
XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 46-47 (2019). 106 с. | Рубрики: 10.07 14.02
Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ипатов М.С. «Экспериментальное подтверждение аналитической модели распространения звука в прямоугольном канале при наличии скачков импеданса и разработка на ее основе метода извлечения импеданса» Акустический журнал, 66, № 2, с. 128-147 (2020)
Проведено систематическое исследование проблем точности извлечения импеданса звукопоглощающих конструкций на установках типа “Интерферометр с потоком” в случае отсутствия скользящего потока. Предложен метод определения доверительного интервала измерений звуковых давлений на этой установке. Экспериментально подтверждена аналитическая модель распространения звука в прямоугольном канале при наличии скачков импеданса, предложенная ранее авторами и описанная с помощью метода Винера–Хопфа. Разработан и реализован метод извлечения импеданса звукопоглощающих конструкций при отсутствии потока, основанный на аналитическом методе учета прохождения звуковых мод через стык импеданса.
Акустический журнал, 66, № 2, с. 128-147 (2020) | Рубрики: 04.09 12.04
Ужанский Э., Кацнельсон Б., Луньков А., Островский И. «Флуктуации звукового поля в озере в присутствии внутренней волны Кельвина. Теория и эксперимент.» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 13-14 (2019). 106 с.
Представлены результаты экспериментальных исследований и теоретического моделирования пространственно-временной изменчивости звукового поля в мелководном волноводе (озеро Кинерет, Израиль) в присутствии внутренних волн Кельвина (ВВК). Измерения звукового поля проводились с помощью вертикальной антенны длиной 37 м, имеющей 10 гидрофонов на расстояниях 3м между ними, закрепленной на заякоренной платформе примерно в центре озера (самое глубокое место). ЛЧМ сигналы с частотной полосой 300–2000 Гц и длительностью 5 сек излучались на расстоянии 5.5 км от антенны вдоль трассы, направленной от периферии к центру в течение более 24 часов (периода ВВК). Движение ВВК регистрировалось с помощью трех вертикальных термисторных цепочек, расположенных вдоль указанной трассы и закрепленных в местах с глубинами 10м, 20м и 37 м. С их помощью определены фаза ВВК и их амплитуда, а также изменчивость профиля скорости звука по крайней мере вдоль акустической трассы. Полученные акустические данные свидетельствуют о связи пространственно-временных флуктуаций звукового поля на антенне с вариациями водного слоя, обусловленными ВВК. Моделирование звукового поля проводилась с помощью модового разложения и метода Параболического Уравнения в рамках модели звукового канала с измеренными в том числе ранее реальными характеристиками волновода (параметры дна и профиля скорости звука). Результаты моделирования находятся в согласии с данными наблюдений. Ключевые слова: внутренние волны Кельвина, мелкое море
XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 13-14 (2019). 106 с. | Рубрика: 07.04