Головизнин В.М., Павел А.М., Петр А.М., Соловьев А.В. «Новый численный алгоритм для уравнений многослойной мелкой воды на основе гиперболической декомпозиции и схемы КАБАРЕ» Морской гидрофизический журнал, 35, № 6, с. 600-620 (2019)

Описание новой методики численного решения уравнений гидродинамики несжимаемой жидкости со свободной границей и переменной плотностью в гидростатическом приближении – цель настоящей работы. Методы и результаты . Алгоритм основан на методе гиперболической декомпозиции – представлении многослойной среды в виде отдельных слоев, взаимодействующих через границы раздела. Силы, действующие на верхнюю и нижнюю границы каждого слоя, трактуются как внешние, не нарушающие свойства гиперболичности системы уравнений для каждого слоя. Для решения системы гиперболических уравнений с переменной плотностью в каждом слое используется явная схема КАБАРЕ. Схема имеет второй порядок аппроксимации и обратима по времени. Ее особенностью является повышенное число степеней свободы – наряду с консервативными переменными, определенными в центрах расчетных ячеек, используются потоковые переменные, отнесенные к серединам граней. Система уравнений многослойной мелкой воды не является безусловно гиперболической и при потере гиперболичности становится некорректной. Гиперболическая декомпозиция не устраняет некорректности исходной системы. Для регуляризации численного решения предлагается использовать следующий набор средств: фильтрацию на каждом временном шаге потоковых переменных скорости, плотности и толщины слоя; сверхнеявную аппроксимацию градиента давления; линейную искусственную вязкость; переход к эйлерово-лагранжевым (ЭЛ) переменным, приводящий к обмену между слоями массой и импульсом. Основным средством, стабилизирующим численное решение на больших временах, является переход к ЭЛ-переменным. Остальные приемы вспомогательные и используются для тонкой настройки. Выводы. Показано, что для обеспечения регуляризации и гарантированной устойчивости задач необходимо не только перестраивать расчетную сетку на каждом временном шаге, но также использовать фильтрацию потоковых переменных и искусственную вязкость, моделирующую турбулентное перемешивание.

Беседина А.Н., Кабыченко Н.В., Павлов Д.В., Волосов С.Г. «Инструментальные методы расширения амплитудно-частотной характеристики геофона» Сейсмические приборы, 55, № 3, с. 5-23 (2019)

Для решения различных инженерных задач часто требуется регистрация сигналов в диапазоне 0.1–2000 Гц. Нижняя граница этого диапазона выходит за пределы рабочей полосы геофонов. В данной работе рассмотрено расширение частотных характеристик геофона двумя способами: путем перемножения передаточных функций и путем введения отрицательного сопротивления. Оценены пределы применимости этих методов. Верхний предел скорости, регистрируемой геофоном, определяется зазором, в котором катушка смещается относительно рамки датчика. Нижний предел зависит от общего инструментального шума измерительного канала, основной вклад в который вносят броуновский шум механической колебательной системы и шум измерительной схемы. Прототип устройства был построен на основе перемножения передаточных функций. С помощью лабораторных измерений на вибрационном столе и записей микросейсмического шума было показано, что модифицированный геофон работает как датчик скорости с собственной частотой 2 Гц. Это значение зависит от микросейсмических условий места размещения измерительной системы. При регистрации сейсмичности с помощью модифицированного геофона удалось зарегистрировать массовые взрывы в камерах шахты и карьерные взрывы в диапазоне частот до 2 Гц. Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод, что модифицированный геофон можно использовать для мониторинга локальной и региональной сейсмичности в качестве аналога короткопериодных сейсмометров.

Ерофеев В.И., Павлов И.С. «Распространение акустических и ротационных волн в трехмерной кристаллической среде из сферических частиц» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 85-86 (2019). 106 с.

Создание перспективных конструкционных материалов с необычными свойствами является весьма актуальной научной задачей XXI века. Свойства таких материалов определяются их структурой на микро- и наномасштабах. Проводить их исследования целесообразно с помощью акустических волн, которые, в отличие от электромагнитных волн и рентгеновского излучения, могут распространяться в толще среды, куда последние не проникают. Акустические волны являются собственными колебаниями материала и несут информацию о его геометрической структуре и физических свойствах, правда, в зашифрованном виде. Для расшифровки этой информации возникает необходимость разработки структурных моделей, которые, в отличие от феноменологических, позволяют установить взаимосвязь между макропараметрами среды и параметрами ее микроструктуры. Разработана трехмерная математическая модель кристаллической среды, представляющей собой кубическую решетку из сферических частиц, обладающих тремя трансляционными и тремя ротационными степенями свободы. Частицами такой среды могут быть, например, фуллерены. Считается, что каждая частица взаимодействует с 20 ближайшими соседями по решетке. Это взаимодействие моделируется системой упругих пружин и описывается квадратичным потенциалом. Выведены линейные уравнения в частных производных, описывающие распространение и взаимодействие волн различных типов в данной кристаллической среде. Найдены и проанализированы соотношения между скоростями акустических волн и параметрами микроструктуры (размер частиц, жесткости пружин) такой среды. Показано, как по измерению скоростей акустических волн, распространяющихся вдоль разных кристаллографических направлений, определить упругие модули материала. Прозрачность связи микроструктуры с “феноменологией”, заложенная в такой модели, открывает большие возможности для решения задач параметрической идентификации и целенаправленного проектирования материалов с заданными физико-механическими свойствами. Ключевые слова: акустические волны, кристаллическая среда, параметры микроструктуры

Акимкин В.В., Павлюченков Я.Н. «Спектральный индекс в дальнем инфракрасном диапазоне для протопланетного диска с пористой пылью» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 9-14 (2019)

Слипание мелких микронных пылинок в макроскопические агрегаты считается важным этапом, сопровождающим образование планет в протопланетных дисках. Наличие и свойства субмиллиметровых пылинок должны оказывать заметное влияние на спектральные характеристики диска в дальнем инфракрасном диапазоне. В данной работе мы моделируем эволюцию газа и пыли в протопланетном диске и исследуем, как в рамках нашей модели наклон спектра (спектральный индекс) в миллиметровом диапазоне зависит от пористости пылевых частиц. Для этого мы используем гидродинамическую код FEOSAD, который описывает динамику самогравитирующего диска с учетом коагуляции, фрагментации и радиального дрейфа пылинок. Мы показываем, что выраженный максимум в радиальном профиле спектрального индекса проявляются для компактной пыли и практически отсутствует для пылинок со степенью пористости 90%, что согласуется с результатами других авторов.

Топчиева А.П., Павлюченков Я.Н., Акимкин В.В., Кирсанова М.С. «Моделирование инфракрасных спектров областей HII» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 15-20 (2019)

Массивные звезды формируют возле себя области ионизованного (HII) водорода. Расширяясь со временем, области HII оказывают существенное влияние на межзвездную среду. Важную информацию о структуре этих объектов несут наблюдения в инфракрасном (ИК) диапазоне, однако интерпретация ИК спектров областей HII остается сложной задачей, что связано с богатством физических процессов, ответственных за формирование ИК спектра. В данной работе исследована зависимость ИК спектра излучения рассматриваемого объема области HII от его расстояния до звезды и от содержания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в общей массе пыли. Представлены также результаты моделирования ИК излучения на основе нашей химико-динамической модели области HII.

Максимова Л.А., Павлюченков Я.Н., Воробьев Э.И. «Анализ конвективно-неустойчивых областей, возникающих при моделировании эволюции протопланетного диска» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 27-33 (2019)

Образование и эволюция протопланетных дисков являются важными этапами в формировании планетных систем. Однако несмотря на впечатляющие успехи в наблюдениях протопланетных дисков, до сих пор невыясненным остается механизм переноса массы и углового момента. Одним из таких механизмов может быть конвекция, приводящая к турбулизации среды и увеличению вязкости диска. Конвекция в протопланетных дисках – сложный процесс, описание которого требует реалистичных гидродинамических и тепловых моделей. Поэтому роль конвекции в турбулизации диска и его общей эволюции до сих плохо изучена. В данной работе проанализированы условия возникновения конвекции для эволюционной модели газового диска FEOSAD, в рамках которой рассчитывается детальная вертикальная структура диска. Показано, что внутренние области модельного диска являются конвективно-неустойчивыми, что приводит к необходимости их учета в будущих моделях.

Павлюченков Я.Н. «Темп нагрева в модели диффузионного аккреционно-декреционного диска» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 34-39 (2019)

Для описания эволюции околозвездных дисков широко используется модель вязкого диска, в которой турбулентность представлена аналогично молекулярной вязкости и считается основным фактором переноса углового момента. Ранее нами была предложена модель диффузионного аккреционнодекреционного диска, в котором турбулентность описывается как обмен массой между соседними областями при условии сохранения углового момента. В данной работе в рамках развития модели диффузионного диска представлен вывод формулы для темпа нагрева газа, связанного с высвобождением гравитационной энергии.

Сизова М.Д., Павлюченков Я.Н., Нароенков С.А. «Моделирование орбит экзокомет в системе β Живописца» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 179-183 (2019)

Наблюдаемые особенности спектральных линий поглощения Ca II по направлению на звезду β Живописца (β Pictoris) связывают с экзокометной активностью в окрестностях этой звезды. Эти особенности проявляются как искажения звездного профиля линий поглощения Ca II, вызванных затмениями выпадающих испаряющихся тел (falling evaporating bodies, FEBs). Ранее были выделены два семейства экзокомет, имеющих различные радиальные скорости: семейство «S» с V_r = 36±55 км/с и семейство «D» c V_r = 15±6 км/с. Целью данной работы является поиск и исследование орбит экзокометных тел, которые могут быть ассоциированы с семейством «D». Полученные результаты позволяют утверждать, что параметры орбит изменяются в широких пределах. В частности, существуют орбиты, близкие к круговым, и в то же время присутствуют орбиты с высокими эксцентриситетами.

Бойко А.В., Демьянко К.В., Иноземцев А.А., Кириловский С.В., Нечепуренко Ю.М., Падучев А.П., Поплавская Т.В. «Определение положения ламинарно-турбулентного перехода при численном моделировании обтекания пластины дозвуковыми и трансзвуковыми потоками» Теплофизика и аэромеханика, № 5, с. 675-683 (2019)

Работа посвящена определению положения ламинарно-турбулентного перехода в дозвуковых и трансзвуковых двумерных пограничных слоях с помощью разработанного авторами оригинального программного комплекса LOTRAN 2.0, основанного на e^N-методе и использующего данные численного моделирования ламинарного обтекания, выполненного стандартными газодинамическими пакетами, основанными на осредненных по Рейнольдсу уравнениях Навье–Стокса. В качестве примера рассмотрено обтекание плоской пластины. Продемонстрирована согласованность расчетных и экспериментальных данных по положению ламинарно-турбулентного перехода. Получены новые данные по положению ламинарно-турбулентного перехода в пограничном слое плоской пластины для трансзвуковых режимов течения.

Храмцов И.В., Кустов О.Ю., Пальчиковский В.В. «Определение акустических характеристик образцов многослойных ЗПК с сотовым наполнителем на основе численного моделирования» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 46 (2019). 106 с.

Разработана методика определения акустических характеристик образцов звукопоглощающих конструкций (ЗПК), основанная на численном моделировании физических процессов в интерферометре с нормальным падением волн. Численное моделирование реализуется путем прямого решения нестационарных уравнений Навье-Стокса с учетом сжимаемости в полной трехмерной постановке, в результате которого в точках, симулирующих работу микрофонов, записывается акустическое давление. Полученные в численном моделировании зависимости «давление-время» обрабатываются стандартизированным двухмикрофонным методом передаточной функции, в результате чего определяется импеданс и коэффициент звукопоглощения образца ЗПК. Проведенные исследования отличаются от ранее известных в мировой практике тем, что впервые численное моделирование реализовано для полномасштабных образцов 1-, 2- и 3-слойных локально-реагирующих ЗПК, имеющих геометрические характеристики (глубина слоев, степень перфорации, диаметры отверстий, толщина перфорированных пластин), которые полностью соответствуют реальным ЗПК авиационных двигателей с сотовым наполнителем. Верификация результатов численного моделирования проводится путем сравнения с акустическими характеристиками, полученными на основе натурных экспериментов, проведенных в интерферометрах на указанных образцах. Отмечается хорошее согласование акустических характеристик образцов ЗПК, полученных в численном моделировании и в эксперименте. Также предложен подход, основанный на численном моделировании физических процессов для уменьшенной модели многослойной локально-реагирующей ЗПК, позволяющей прогнозировать ее акустические характеристики с высокой точностью в области резонансных частот. При этом данный подход позволяет сократить время вычислений в 2 раза при той же плотности расчетной сетки. В целом предложенные подходы могут использоваться для прогнозирования акустических характеристик образцов ЗПК с формами наполнителей, отличных от сотового. Ключевые слова: звукопоглощающие конструкции, интерферометр с нормальным падением волн, численное моделирование акустических процессов.

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

Дмитриев К.В., Липавский А.С., Панков И.А., Сергеев С.Н. «Экспериментальное исследование модовой структуры и собственных шумов мелкого водоёма» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 22 (2019). 106 с.

Представлены результаты собственных экспериментов авторов по изучению характеристик шумовых сигналов в мелком водоёме. Водоём располагается в природном заказнике в Московской области, характеризуется низким уровнем антропогенных шумов, малой глубиной (порядка 1 м) и высоким уровнем донной и береговой реверберации. Авторов интересовала возможность выделения мод в таком водоёме при использовании одиночных гидрофонов в разной конфигурации расположения в водоёме в разные времена года, а также характеристики собственных шумов. Мелкая глубина водоёма приводит к высокой (порядка сотен Герц) частоте отсечки и к соответствующему изменению характера спектра распространяющихся в водоёме сигналов. Изучалась возможность использования получившего в последние годы распространение метода шумовой интерферометрии применительно к мелкой воде. Предполагается, что полученные результаты могут быть использованы при работе в узкой береговой зоне. Ключевые слова: акустика океана, акустическая томография, шумовая интерферометрия, шельф

Панов А.Д., Бурсов Н.Н., Бескин Г.М., Эркенов А.К., Филиппова Л.Н., Филиппов В.В., Гиндилис Л.М., Кардашев Н.С., Кудряшова А.А., Стариков Е.С., Вилсон Дж., Пустильник Л.А. «Наблюдения по программе SETI на телескопе РАТАН-600 в 2015 и 2016 гг.» Астрофизический бюллетень, 74, № 2, с. 252-264 (2019)

В 2015–2016 гг. в САО РАН на радиотелескопе РАТАН-600 проводились регулярные наблюдения по программе SETI. Объектами поиска сигналов искусственного происхождения были около 30 солнцеподобных звезд и два шаровых скопления с высокой металличностью. Основной идеей, положенной в основу этих исследований, были многократные повторяющиеся наблюдения (мониторинг) одних и тех же объектов. Данные анализировалисьтремя способами: проводился поиск одиночного сильного сигнала, оценивался усредненный за все время наблюдений поток излучения, анализировалиськорреляции сигналов разных частот. Накопление информации за два года наблюдений позволило провести поиск слабых сигналов с уровнем обнаружения в несколько миллиянских на волнах 2.7 и 6.3 см. Усредненные по всему набору данных ограничения для мощности сигналов внеземных цивилизаций лежат практически у всех объектов в интервале 10¹⁶–10²⁰ Вт, верхние же пределы для светимости в единичных наблюдениях (время прохождения диаграммы 7–19 секунд) составляют 10¹⁷–10²¹ Вт, при этом эффективные изотропные излучаемые мощности их гипотетических передатчиков не превышают 2·10⁹–2·10¹³ Вт, что близко к данному параметру для крупнейших наземных планетарных радаров. Полученные ограничения на светимость свидетельствуют об отсутствии радиоизлучения собственно и у наблюдавшихся солнцеподобных звезд, стационарного в среднем за время наблюдений и вспышечного в отдельных сеансах.

Клочкова В.Г., Ченцов Е.Л., Панчук В.Е. «О протяженной атмосфере гипергиганта V509 Cas в 1996–2018 гг.» Астрофизический бюллетень, 74, № 1, с. 45-59 (2019)

На основе данных спектрального мониторинга желтого гипергиганта V509 Cas, выполненного в 1996–2018 гг. на 6-м телескопе со спектральным разрешением R≥60 000, детально изучено кинематическое состояние на различных уровнях протяженной атмосферы. Признаки присутствия компаньона не обнаружены. Совпадение скоростей по разрешенным и запрещенным эмиссиям ионов металлов, а также их строгое постоянство во времени привели к выбору системной скорости звезды: V_sys=–63 км с^–1. Положение запрещенных эмиссий [N II], формирующихся в околозвездной среде, строго стабильно и систематически смещено на –6 км с^–1 относительно эмиссий ионов металлов. Сделан вывод об изменении после наблюдений в 1996 г. полуширин и интенсивностей эмиссий [N II] (линии стали уже и интенсивнее), а в последующие 22 года наблюдений эти параметры не изменялись. Скорости по коротковолновым компонентам абсорбций Fe II (42) находятся в узком интервале: V_r=[–84; –87] км с^–1, что свидетельствует о стабильности расширения верхних слоев атмосферы. Стабильна в целом атмосфера гипергиганта, исключая близкие к фотосфере слои. Переменность скорости в диапазоне V_r=[–52; –71] км с^–1, выявленная по положениям ядер сильных абсорбций ионов металлов, может быть проявлением пульсаций в глубоких атмосферных слоях, где идет формирование этого типа линий.

Панчук В.Е., Клочкова В.Г., Юшкин М.В., Сачков М.Е., Марченко Д.В. «Эффективность спектроскопических наблюдений звезд. I. Параметры спектральных линий» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 122-131 (2019)

С использованием опыта работ на БТА, рассматривается влияние различных характеристик (время экспозиции, спектральное разрешение, шумы приемника) на результативность спектроскопических наблюдений звезд. Показано, что для увеличения точности определения астрофизических параметров наиболее экономичным является не увеличение времени экспозиции, а увеличение спектрального разрешения.

Панчук В.Е., Клочкова В.Г., Юшкин М.В., Сачков М.Е., Кулагин Е.С., Марченко Д.В. «Эффективность спектроскопических наблюдений звезд. ii.Профили и смещения линий. некоторые технические решения» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 132-139 (2019)

Рассматривается проблема экономичных измерений профилей линий и доплеровских смещений. Обсуждаются различные пути повышения эффективности спектроскопии высокого и сверхвысокого разрешения.

Крохмаль А.А., Сапожников О.А., Кудан Е.В., Цысарь С.А., Хесуани Ю.Д., Парфенов В.А. «Сборка кольцеобразного конструкта из тканевых сфероидов в магнитноакустическом поле» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 51-52 (2019). 106 с.

Нехватка донорских органов является важной проблемой в современной медицине. Перспективным решением является изготовление тканей и органов человека с использованием трехмерной биопечати. В большинстве существующих методов биотехнологии используются каркасы, изготовленные из биоматериалов или наноматериалов. Недавно был предложен инновационный метод биофабрикации, в котором трехмерные тканевые конструкции были изготовлены методом магнитной левитации без различных каркасов в нетоксичной парамагнитной жидкости. В качестве строительных блоков при конструировании тканевых конструктов используются тканевые сфероиды – плотно упакованные сферические агрегаты живых клеток диаметром 0,2 мм. Собранные вместе в магнитную ловушку, тканевые сфероиды контактируют друг с другом и, таким образом, сливаются, образуя трехмерную тканевую конструкцию. Однако магнитная левитация позволяет изготавливать структуры простой формы, тогда как реальные органы содержат полые внутри кровеносные сосуды. Следовательно, желательно формировать тканевые конструкции с некоторыми внутренними каналами. В качестве первого шага в решении этой проблемы в данной работе представлен метод магнитоакустической биофабрикации. Чтобы создать правильную ловушку, мы объединили магнитные и акустические поля. Магнитная система состояла из двух противоположно ориентированных магнитов с пустым пространством между ними. В это пространство был помещен цилиндрический ультразвуковой преобразователь, а внутри пьезокерамического цилиндра был помещен пластиковый контейнер с тканевыми сфероидами. Конструкция была сформирована в области, где гравитация была компенсирована магнитными силами в вертикальном направлении, и из-за магнитного градиента в горизонтальной плоскости сфероиды ткани перемещались навстречу друг другу, поднимаясь над дном контейнера. Пьезоэлектрический преобразователь создавал стоячие цилиндрические ультразвуковые волны. Акустическая радиационная сила действовала от пучности к узлу, вызывая образование кольца из тканевых сфероидов. Удерживание сфероидов в такой ловушке в течение 18–20 часов привело к их слиянию в сплошную живую ткань в форме кольца. Изменение частоты и амплитуды ультразвуковой волны позволило регулировать размер и ширину результирующего тканевого кольца. Ключевые слова: акустическая радиационная сила, акустическая левитация, магнитная левитация, тканевые сфероиды

Бердников Л.Н., Князев А.Ю., Дамбис А.К., Кравцов В.В., Пастухова Е.Н., Катков И.Ю. «ПЗС наблюдения и изменяемость периода DV Единорога – переменной типа RR Лиры, подтип ab» Астрофизический бюллетень, 74, № 2, с. 196-209 (2019)

Получены 635 ПЗС кадров в фильтрах B, V и Ic для переменной типа RR Лиры (подтип ab) DV Единорога, расположенной в 1.9” от яркой звезды. Наблюдения выполнялись с помощью ПЗС камеры SBIG CCD ST-10XME на 76-см телескопе Южно-Африканской астрономической обсерватории. PSF-фотометрия позволила впервые получить надежные раздельные кривые блеска для обеих звезд и определить ихкоординаты. На основе всехимеющихся данныхпостроена диаграмма O–C, охватывающая интервал времени длительностью 110 лет, что позволило выявить как минимум три резкихизменения периода, произошедшие в эпохи около JD 2438000, 2453500 и 2456500. Эшельные спектры высокого разрешения, полученные на Южном Африканском большом телескопе (SALT), свидетельствуют о том, что DV Единорога является переменной типа RR Лиры подтипа ab толстого диска Галактики.

Масда С.Г., Докобо Х.А., Хуссейн А.М., Мардини М.К., Аль-Амерьин Х.А., Кампо П.П., Хан А.Р., Патан Д.М. «Физические и геометрические параметры тройной системы HIP 109951» Астрофизический бюллетень, 74, № 4, с. 499-509 (2019)

Представлены точные определения физических и геометрических параметров тройной системы HIP 109951 (WDS J22161-0705AB), состоящей из компонентов A, Ba и Bb. Двойственность компонента B была недавно подтверждена по вариациям лучевых скоростей. Системы изучались с помощью комплексного метода, разработанного Аль-Вардатом для исследования тесных визуально-двойных систем, использующего метод бланкетированных моделей атмосфер Куруца (Atlas 9) вкупе с аналитическими расчетами геометрических параметров (методом, разработанным Докобо) тройной системы. Синтетические распределения энергии в спектре и синтетическая звездная фотометрия системы в целом и ее отдельных компонентов были сравнены с наблюдательными данными. Также приводятся положения компонентов.

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

Пахомов Ю.В., Горда С.Ю. «Калибровка BV RI-фотометра телескопа АстроСиб-500RC Коуровской обсерватории» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 68-72 (2019)

На основе наблюдений звезд площадки Ландольта L98 проведена калибровка фотометрической системы BV RI-фотометра, установленного на телескопе АстроСиб-500RC Коуровской обсерватории. Определены коэффициенты трансформации инструментальных звездных величин и показателей цвета.

Пахомов Ю.В. «Оценка точности измерения эквивалентных ширин» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 73-78 (2019)

Выполнен анализ зависимости ошибок измерения эквивалентных ширин (EW) от основных типов шумов ПЗС матрицы (распределения вероятности Гаусса, Пуассона и равномерное), их мощности и интенсивности спектральных линий. Показано, что зависимость от типа шума отсутствует; ошибки обратно пропорциональны отношению сигнала к шуму (SN); существует зависимость от интенсивности линии. Выведена эмпирическая формула ошибки, как функция SN и EW.

Пахомов Ю.В., Рябчикова Т.А. «Эволюция базы данных параметров спектральных линий VALD» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 79-84 (2019)

Описано современное состояние базы данных атомных параметров спектральных линий VALD (Vienna Atomic Line Database), которая была создана в рамках международного сотрудничества ученых Австрии, России и Швеции в 1995 г. Продолжающееся сотрудничество, в основном, ученых России и Швеции привело к значительному расширению VALD как в количественном, так и в качественном отношении. Приводится статистика использования VALD астрономическим сообществом.

Пахомов Ю.В. «Моделирование профилей линий резонансного дублета натрия в спектре активного гиганта PZ Mon» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 186-191 (2019)

Выполнено моделирование сложных профилей линий Nai D₁ и D₂ в спектре активного гиганта PZ Mon. Профили состоят из четырех основных компонентов: звездный профиль поглощения, хромосферный эмиссионный, хромосферный самопоглощения и профиль межзвездной среды. Звездный профиль, в свою очередь, представлен тремя, соответствующими спокойной фотосфере, холодным и теплым пятнам. Определены параметры межзвездных облаков.

Педдер В.В., Попов С.П., Косёнок В.К., Хмелёв В.Н., Голых Р.Н., Шкуро Ю.В., Педдер А.В., Нестеров В.А., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н., Мизиряк Е.В., Минаева В.Ю., Сургутскова И.В. «Возможности озон/NO-ультразвуковой дезинтеграции клетчатки шеи для профилактики повреждений нервных стволов при лимфодиссекции в хирургическом лечении рака щитовидной железы» Южно-Сибирский научный вестник, № 4-2, с. 54-64 (2019)

Хирургические методы лечения рака щитовидной железы (ЩЖ) часто сопровождаются после-операционными осложнениями из-за хирургической препаровки клетчатки, не исключающей возможности повреждения нервных стволов. В процессе лимфодиссекции по поводу метастазов рака ЩЖ в лимфоузлах шеи наиболее часто повреждается возвратный нерв. В работе показана возможность снижения опасности повреждений нервных стволов при выделении их из клетчатки анатомических областей шеи у больных с распространённым раком ЩЖ, за счёт применения специализированных волноводов-инструментов. Для снижения числа послеоперационных осложнений, ими реализуется этап ультразвуковой контактной дезинтеграции клетчатки шеи на протяжении нервного ствола возвратного нерва, в области лимфодиссекции, осуществляемой в кавитирующей среде озон/NO-содержащих и иных лекарственных веществ с последующим стимулированием репаративной регенерации тканей в области лимфодиссекции, комплексом физических и физикохимических факторов.

Педдер В.В., Попов С.П., Косёнок В.К., Хмелёв В.Н., Голых Р.Н., Шкуро Ю.В., Педдер А.В., Нестеров В.А., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н., Мизиряк Е.В., Минаева В.Ю., Сургутскова И.В. «Возможности озон/NO-ультразвуковой дезинтеграции клетчатки шеи для профилактики повреждений нервных стволов при лимфодиссекции в хирургическом лечении рака щитовидной железы» Южно-Сибирский научный вестник, № 4-2, с. 54-64 (2019)

Хирургические методы лечения рака щитовидной железы (ЩЖ) часто сопровождаются после-операционными осложнениями из-за хирургической препаровки клетчатки, не исключающей возможности повреждения нервных стволов. В процессе лимфодиссекции по поводу метастазов рака ЩЖ в лимфоузлах шеи наиболее часто повреждается возвратный нерв. В работе показана возможность снижения опасности повреждений нервных стволов при выделении их из клетчатки анатомических областей шеи у больных с распространённым раком ЩЖ, за счёт применения специализированных волноводов-инструментов. Для снижения числа послеоперационных осложнений, ими реализуется этап ультразвуковой контактной дезинтеграции клетчатки шеи на протяжении нервного ствола возвратного нерва, в области лимфодиссекции, осуществляемой в кавитирующей среде озон/NO-содержащих и иных лекарственных веществ с последующим стимулированием репаративной регенерации тканей в области лимфодиссекции, комплексом физических и физикохимических факторов.

Мизиряк Е.В., Кривошапкин А.Л., Педдер В.В., Бгатова Н.П., Котлярова А.А. «Морфофункциональные особенности гематоэнцефалического барьера и возможные пути его обхода с помощью физических и физикохимических факторов (обзор)» Южно-Сибирский научный вестник, № 4-2, с. 45-53 (2019)

Приведены данные по проблеме доступности лекарственных средств при лечении заболеваний головного мозга и иных, связанных с ним заболеваний, из-за наличия гематоэнцефалического барьера. Проведен анализ морфофункциональных и структурных составляющих гематоэнцефалического барьера (ГЭБ), а также особенностей механизма транспорта в через них лекарственных веществ. Показаны возможности использования озон/NO-ультразвуковой технологии (метода) для введения лекарственных веществ непосредственного в нервную ткань с минимальным распространением их по всему организму в обход ГЭБ, что является новым подходом в решении проблем резистентности центральной нервной системы (ЦНС) к медикаментозной терапии. При данном воздействии транспорт веществ в ЦНС может быть реализован несколькими путями, одним из которых может явиться транснейронный путь. Он возможен благодаря непосредственной импрегнации лекарственных веществ в нервные окончания периферических нервов с последующим переносом их в ЦНС. Внедрение лекарственных средств в нервные окончания под действием низкочастотного ультразвука обеспечивается за счет их инициирования в ультразвуковом поле: кавитации, акустических течений, звукового давления, что приводит к усилению диффузии и трансцитоза веществ в нервную клетку

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.

Уклеин Р.И., Малыгин Е.А., Шабловинская Е.С., Перепелицын А.Е., Гроховская А.А. «Фотометрическое эхокартирование BLR-областей AGN в диапазоне 0.1<z<0.8. I. Методика наблюдений» Астрофизический бюллетень, 74, № 4, с. 414-422 (2019)

Уточнение калибровочной зависимости для определения размеров области формирования широких линий (broad-line region, BLR) по наблюдаемой в оптическом диапазоне светимости активных ядер галактик (AGN) является необходимой задачей для исследования таких фундаментальных параметров далёких AGN, как, например, масса центральной сверхмассивной чёрной дыры. Наиболее популярным способом оценки размеров BLR-областей на сегодняшний день является метод эхокартирования, основанный на измерении временной задержки между континуальным потоком и потоком в эмиссионной линии. В работе применяется метод фотометрического эхокартирования в среднеполосных фильтрах, адаптированный для наблюдений на 1-м телескопе Цейсс-1000 САО РАН, для исследования AGN с широкими линиями в диапазоне красных смещений 0.1<z<0.8. Описаны использованные методы наблюдений и обработки данных, приведена выборка объектов и продемонстрирована стабильность используемого метода.

Чунчузов И., Перепелкин В., Куличков С., Попов О., Варданян А., Айвазян Г. «Рассеяние акустического импульса на анизотропных неоднородностях устойчиво-стратифицированного пограничного слоя атмосферы» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 41 (2019). 106 с.

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния мелкомасштабной слоистой структуры устойчиво-стратифицированного атмосферного пограничного слоя (УАПС) на флуктуации параметров акустических импульсов, генерируемых с определенным периодом (30 сек–1 мин) искусственным детонационным генератором, созданным в Армении для целей предотвращения выпадения града. По формам и временам пробега зарегистрированных приходов акустических импульсов восстановлены мгновенные вертикальные профили флуктуаций скорости ветра в тонких атмосферных слоях УАПС. расположенных на разных высотах (до 700 м) над землей и на разных расстояниях от источника (до 2,75 км). Показано, что механизм рассеяния импульсных сигналов в УАПС аналогичен механизму рассеяния сигналов от наземных взрывов на слоистых неоднородностях скорости ветра и температуры в стратосфере, мезосфере и нижней термосфере. Роль параметра подобия здесь играет безразмерная толщина рассеивающих неоднородных слоев, которая представляет собой вертикальный масштаб слоя, умноженный на относительный перепад эффективной скорости звука в слое и нормированный на вертикальную длину волны. Изучено влияние таких неоднородностей на временные флуктуации азимута и времени прихода сигналов. Дана оценка ошибки локализации импульсных источников. Ключевые слова: устойчивая стратификация, атмосферный пограничный слой, тонкая слоистая структура, рассеяние, детонационный генератор

Кузькин В.М., Ляхов Г.А., Пересёлков С.А., Просовецкий Д.Ю., Казначеев И.В., Казначеева Е.С. «Интерферограмма низкочастотного звукового поля при наличии интенсивных внутренних волн на океаническом шельфе» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 7-8 (2019). 106 с.

Приведены результаты обработки натурного эксперимента, когда на стационарных трассах интенсивные внутренние волны приводили к значительной горизонтальной рефракции и взаимодействию мод акустического поля источника. Двукратным преобразованием Фурье интерферограммы на голограмме получены области локализации спектральной плотности, обусловленные невозмущенным и возмущенным полями. Фильтруя эти области, и применяя к ним обратные двукратные преобразования Фурье, реконструированы интерферограммы этих полей, что позволило восстановить передаточную функцию невозмущенного волновода и временную изменчивость среды. По записи голограммы возмущенного поля оценена скорость распространения интенсивных внутренних волн. Изложен алгоритм получения неискаженного модуля спектра источника при наличии неоднородностей среды. Вариации показателя преломления океанической среды, вызванные гидродинамическим возмущением, инициируют изменения горизонтальных волновых чисел (в широком смысле и амплитуд мод) по отношению к невозмущенным значениям. Это приводит к тому, что результирующая интерферограмма, определяемая разностью горизонтальных волновых чисел, будет представлять собой линейную суперпозицию двух независимых интерферограмм, порожденных невозмущенным и рассеянным полями. Двукратное преобразование Фурье интерферограммы, в силу линейности, формирует на голограмме две независимые локализованные области в форме фокальных пятен. Одна из них, обусловленная невозмущенным полем, концентрируется преимущественно в направлении оси времени, а вторая, вызванная гидродинамическим возмущением, – в направлении оси частоты. Фильтрация областей локализации дает возможность разделить голограммы этих полей. Применение к ним обратного двукратного преобразования Фурье позволяет реконструировать их интерферограммы. В первом случае интерферограмма формируется интерференцией мод невозмущенной среды, во-втором случае – возмущенной среды. При известном спектре источника появляется возможность восстановления передаточной функции невозмущенного волновода и диагностирования временной изменчивости среды. В условиях взаимодействия мод акустического поля источника, вызванного проявлением интенсивных внутренних волн, на основе голографического метода экспериментально продемонстрировано восстановление передаточной функции невозмущенного волновода и возможность наблюдения временной изменчивости среды. Метод основан на записи исходной фурье-голограммы, формируемой невозмущенным и рассеянным полями. Голограмма представляет собой раздельные локализованные области спектральных плотностей, отвечающих отсутствию и наличию возмущения. Считывание этих областей обратным двукратным преобразованием Фурье позволило получить интерферограммы невозмущенного и рассеянного полей. По записи голограммы рассеянного поля оценена скорость распространения возмущения. В работе описан алгоритм получения неискаженного модуля спектра источника при наличии неоднородностей среды. Ключевые слова: звуковое поле, океанический волновод, интерференционная структура, акустическая голография, передаточная функция

Кузькин В.М., Кузнецов Г.Н., Пересёлков С.А., Просовецкий Д.Ю., Ткаченко С.А., Казначеева Е.С. «Локализация источника звука в отсутствие информации о передаточной функции волновода» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 8-9 (2019). 106 с.

Проанализирована разрешающая способность голографического метода локализации источника звука по его шумовому полю. Представлены два варианта реализации метода, которые для определения координат источника не требуют знания характеристик среды распространения. Они решают проблему идентификации малошумного источника в акваториях, в которых невозможно проведение акустической калибровки. Получена оценка максимальной дальности применимости метода, позволяющая оптимизировать обработку сигнала источника. Под адаптацией голографического метода понимается возможность нахождения коэффициентов, определяющих пространственные и частотные масштабы изменчивости передаточной функции волновода, посредством измерения связанных с ними величин на фоне малого входного отношения с/п в отсутствие знания передаточной функции волновода. Такими измеряемыми величинами являются пеленг и частотный сдвиг интерференционных максимумов волнового поля. Описаны два варианта определения этих коэффициентов, реализуемые с использованием двух векторно-скалярных приемников, разнесенных на некоторое горизонтальное расстояние. Таким образом, в работе проанализированы и продемонстрированы возможности реализации голографического метода локализации источника звука. На основе критерия Рэлея сформулированы условия разрешения соседних фокальных пятен голограммы. В зависимости от передаточной функции волновода они накладывают ряд ограничений на выбор ширины полосы и время наблюдения, а также на радиальную скорость и удаленность источника, обеспечивающих применимость метода. Предложены два варианта реализации метода, не требующих информации о передаточной функции волновода. Методы реализуются на основе измерений пеленга и частотных сдвигов интерференционных максимумов между двумя разнесенными векторно-скалярных приемников. Эти измерения, на этапе обнаружения, позволяют определять характеристики передаточной функции волновода, связывающие положения максимумов фокальных пятен с радиальной скоростью и удаленностью источника. В зависимости от входного отношения с/п, времени наблюдения и определяемой характеристики передаточной функции среды получена оценка максимальной удаленности источника, при которой сохраняется работоспособность метода. Результаты анализа проиллюстрированы числовыми оценками для низкочастотной области шумового источника, которые позволяют сформулировать требования к практическим схемам реализации метода. Ключевые слова: звуковое поле, океанический волновод, интерференционная структура, акустическая голография, передаточная функция

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

Крутянский Л.М., Преображенский В.Л., Перно Ф. «Неустойчивость низкочастотной гравитационно-капиллярной волны под действием стационарного ультразвука» Письма в ЖЭТФ, 110, № 10, с. 666-670 (2019)

В условиях облучения поверхности жидкости непрерывным плоским ультразвуковым пучком постоянной амплитуды обнаружен новый вид неустойчивости стоячих гравитационно-капиллярных волн. При интенсивности ультразвука с частотой 1.03 МГц, превышающей определенное пороговое значение, наблюдается возбуждение одной из собственных мод гравитационно-капиллярных волн с частотой 6.56 Гц. Время установления стационарной амплитуды колебания поверхности значительно превосходит собственное время релаксации моды и уменьшается с ростом надкритичности. Сценарий развития неустойчивости подобен обратному энергетическому каскаду.

Волков М.В., Григорьев В.А., Луньков А.А., Петников В.Г. «Вертикальные приемные антенны для звукоподводной связи на арктическом шельфе» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 10-11 (2019). 106 с.

Проанализированы методики звукоподводной связи (ЗПС), основанные на использовании вертикальных приемных антенн и ориентированные для применения на арктическом шельфе России. В частности, рассмотрены методика, использующая селекцию нормальных волн (мод) мелководного акустического волновода и методика, основанная на обращении волнового фронта акустических волн. Численное моделирование для волновода со взволнованной верхней границей и с границей, в виде ледового покрова, показало, что вертикальные антенны обеспечивают устойчивый прием при шуме на 15 дБ большем, чем в случае применения точечного одиночного приемника. Расстояние между корреспондирующими точками при этом составляло 5 км. Учитывался анизотропный в вертикальной плоскости шум, связанный с развитым поверхностным волнением. Продемонстрировано, что обе из перечисленных выше методик обеспечивают примерно одинаковое качество приема информации и имеют одинаковое преимущество по сравнению с одиночным приемником в случае, когда антенны перегораживают большую часть волновода. Рекомендован диапазон частот 600–900 Гц как наиболее удобный для ЗПС на арктическом шельфе при дальности передачи в несколько километров. В этом диапазоне частот качество связи слабо зависит от свойств морского дна и характеристик морской поверхности, что становится важным, когда эти свойства априори не известны. Ключевые слова: пространственная обработка гидроакустических сигналов, звукоподводная связь

Волков М.В., Григорьев В.А., Луньков А.А., Петников В.Г. «Случайно-неоднородное поле скорости звука в дне Карского моря и его влияние на распространение акустических волн» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 14-15 (2019). 106 с.

Проведён статистический анализ пространственных вариаций скорости звука в верхнем слое донных осадков для одного из районов Карского моря. Для анализа использовано распределение скорости звука, полученное по данным 3D-сейсморазведки. Обнаружена существенная пространственная анизотропия этой квазислучайной физической величины. Её радиус пространственной корреляции может изменяться от сотен метров до нескольких километров в зависимости от выбранного направления в горизонтальной плоскости и глубины горизонтального разреза, отсчитываемого от границы вода–дно. Рассмотрена задача о взаимодействии нормальных волн (мод) в мелководной акватории постоянной глубины на частотах до 500 Гц над участком дна с изменяющимся импедансом. Предполагалось, что изменение импеданса обусловлено вариациями профиля скорости звука в донном осадочном слое, отмеченными выше. Показано, что при типичных горизонтальных градиентах скорости звука в дне межмодовое взаимодействие оказывает слабое влияние на среднюю по глубине интенсивность звукового поля, и для определения усреднённых энергетических характеристик можно пользоваться адиабатическим приближением. В то же время это взаимодействие оказывается заметным при анализе интерференционной картины звукового поля. Ключевые слова: Арктический шельф, межмодовое взаимодействие

Григорьев В.А., Луньков А.А., Петников В.Г., Шатравин А.В. «Особенности мониторинга гренландских китов в арктических морях России» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 11 (2019). 106 с.

В рамках численного моделирования исследовано распространение сигналов, излучаемых гренландскими китами, в мелководном волноводе, характерном для арктического шельфа России. Для моделирования использовались записи сигналов, зарегистрированные в натурных экспериментах. Анализировалась степень затухания и вариации характеристик сигналов с ростом расстояния до 5 км в условиях: 1) мягкого и жесткого дна, 2) различной глубины погружения кита, 3) поверхностного волнения, 4) аддитивных шумов, 5) приема на одиночный гидрофон и вертикальную антенну. Одной из основных анализируемых характеристик выбиралась спектрограмма сигнала, обычно используемая на практике для идентификации китов указанного вида. Вариации спектрограммы оценивались по изменению с расстоянием коэффициента её корреляции со сформированной эталонной спектрограммой. Показано, что при использовании вертикальной приемной антенны закономерности в затухании сигналов и в изменениях их спектрограмм более стабильны и устойчивы по отношению к приему на одиночный гидрофон. Имеется ввиду стабильность и устойчивость к изменениям глубины кита и к возможным в условиях Арктики значительным перепадам скорости звука в дне, а также к воздействию аддитивных шумов. Полученные результаты могут быть использованы для пассивного акустического мониторинга гренландских китов на арктическом шельфе. Ключевые слова: акустический мониторинг гренландских китов, арктический шельф

Головизнин В.М., Павел А.М., Петр А.М., Соловьев А.В. «Новый численный алгоритм для уравнений многослойной мелкой воды на основе гиперболической декомпозиции и схемы КАБАРЕ» Морской гидрофизический журнал, 35, № 6, с. 600-620 (2019)

Описание новой методики численного решения уравнений гидродинамики несжимаемой жидкости со свободной границей и переменной плотностью в гидростатическом приближении – цель настоящей работы. Методы и результаты . Алгоритм основан на методе гиперболической декомпозиции – представлении многослойной среды в виде отдельных слоев, взаимодействующих через границы раздела. Силы, действующие на верхнюю и нижнюю границы каждого слоя, трактуются как внешние, не нарушающие свойства гиперболичности системы уравнений для каждого слоя. Для решения системы гиперболических уравнений с переменной плотностью в каждом слое используется явная схема КАБАРЕ. Схема имеет второй порядок аппроксимации и обратима по времени. Ее особенностью является повышенное число степеней свободы – наряду с консервативными переменными, определенными в центрах расчетных ячеек, используются потоковые переменные, отнесенные к серединам граней. Система уравнений многослойной мелкой воды не является безусловно гиперболической и при потере гиперболичности становится некорректной. Гиперболическая декомпозиция не устраняет некорректности исходной системы. Для регуляризации численного решения предлагается использовать следующий набор средств: фильтрацию на каждом временном шаге потоковых переменных скорости, плотности и толщины слоя; сверхнеявную аппроксимацию градиента давления; линейную искусственную вязкость; переход к эйлерово-лагранжевым (ЭЛ) переменным, приводящий к обмену между слоями массой и импульсом. Основным средством, стабилизирующим численное решение на больших временах, является переход к ЭЛ-переменным. Остальные приемы вспомогательные и используются для тонкой настройки. Выводы. Показано, что для обеспечения регуляризации и гарантированной устойчивости задач необходимо не только перестраивать расчетную сетку на каждом временном шаге, но также использовать фильтрацию потоковых переменных и искусственную вязкость, моделирующую турбулентное перемешивание.

Кирпичников В.Ю., Кощеев А.П., Петров А.А., Савенко В.В. «Снижение вибраций и звукоизлучения корпусной пластины резонансным пластинчатым вибропоглотителем» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 4, с. 220-230 (2019)

Объект и цель научной работы. Исследование эффективности снижения вибраций и звукоизлучения корпусной пластины посредством закрепленного на ней резонансного пластинчатого вибропоглотителя (РПВ). Материалы и методы. Расчетные оценки частот и форм колебаний пластинки РПВ двух типов: со свободными кромками и с жестким креплением в геометрическом центре пластинки к корпусной пластине. Измерения спектров вибрации и звукоизлучения макета корпусной пластины при отсутствии и наличии закрепленного на ней РПВ одного из двух типов. Эффективность вибропоглотителей определена по разнице соответствующих уровней вибрации и звукоизлучения корпусной пластины. Основные результаты. Установка РПВ второго типа с точечным креплением к корпусной пластине с выбранными согласно расчетам размерами приводит к значительному, в сравнении со случаем контакта с ней всей поверхности пластинки РПВ первого типа, уменьшению уровней низшего резонансного максимума в спектре вибрации и звукоизлучения корпусной пластины. Настройка низшей собственной частоты изгибных колебаний РПВ на частоту указанного максимума существенно повышает его эффективность по сравнению с ненастроенным РПВ. Заключение. Показана возможность существенного уменьшения уровней вибрации и звукоизлучения корпусной пластины посредством закрепленного на ней РПВ с жестким креплением в геометрическом центре пластинки РПВ.

Николаев А.Л., Мазина С.Е., Гопин А.В., Саранцев А.В., Кирюхин О.В., Петров В.Г. «Разработка подходов к созданию методологии комбинированного применения ультразвука и ионизирующего излучения в медицине» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 50-51 (2019). 106 с.

Основным направлением в медицине в последнее время является создание и развитие схем комбинированной терапии. Этот подход особенно популярен в терапии онкологических заболеваний. При этом схемы терапии включают различные физические воздействия, в частности ультразвук и ионизирующее излучение. В сонодинамической терапии используется ультразвук средней интенсивности (до 5 Вт/см2) в сочетании с соносенсибилизаторами – веществами, локально усиливающими действие ультразвука. Сонодинамическая терапия постепенно входит в медицинскую практику, гамма–терапия давно и успешно применяется в лечении злокачественных опухолей. Таким образом, оба метода по отдельности широко применяются в медицине. Однако, в настоящее время физико-химическая и биофизическая база их комбинированного применения отсутствует. Не существует и подходов к разработке методологии исследования их сочетанного действия. Вместе с тем, результатом применения комбинации ультразвука с ионизирующим излучением, кроме аддитивного эффекта может явиться и супераддитивный. Такое предположение основывается на отличии факторов, разрушающих опухоль при радиационном и ультразвуковом воздействии. Целью работы являлось исследование эффектов комбинированного действия ультразвука и гамма излучения на объекты разного уровня структурной сложности (молекула, биомолекула, клетка). Для исследования были выбраны: октанатриевая соль окта-4,5-карбоксифталоцианина кобальта III (терафтал), фермент – щелочная фосфатаза и бактерии Lactobacillus casei. В работе использовали ультразвук с частотой 0,88 МГц, интенсивностью 2 Вт/см² и гамма излучение (¹³⁷Cs,) с мощностью дозы 2,3 Гр/мин. В результате исследования выявлено наличие супераддитивного эффекта изменения структурно зависимых параметров у фермента щелочной фосфатазы и бактерий Lactobacillus casei. Установлено, что величина эффекта зависит от структурной сложности объекта, порядка воздействия, величин поглощённых доз и наличия сенсибилизатора. Показано, что для клеток значимым параметром, определяющим их устойчивость к комбинированному воздействию, является размер. Полученные результаты указывают на перспективность развития исследований комбинированного действия ультразвука и ионизирующего излучения для решения ряда задач медицины.

Моргунов Ю.Н., Голов А.А., Буренин А.В., Петров П.С. «Об определении эффективных скоростей распространения звука в сложных волноводах, состоящих из шельфового и глубоководного участков» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 7 (2019). 106 с.

Рассматривается задача определения эффективных скоростей распространения импульсных акустических сигналов в сложных волноводах, состоящих из шельфового и глубоководного участков. Показано, что при расчете эффективных скоростей для шельфового участка протяженной трассы, как правило, можно использовать групповые скорости первой моды для центральной частоты импульсного сигнала. В случае оползневого характера распространения звука аналогичная оценка эффективной скорости может быть получена и в приближении геометрической акустики с использованием инвариантов Вестона. Для глубоководного участка, задавшись некоторым горизонтом приема, мы предлагаем использовать групповую скорость моды наименьшего номера, интервал вертикальной локализации которой содержит данный горизонт. Данная методика применена для анализа результатов эксперимента, проведенного в сентябре 2017 года. В данном эксперименте широкополосные фазоманипулированные импульсные сигналы излучались источником, установленном на шельфе в придонном слое (вблизи м. Шульца), и принимались на различных горизонтах в глубоководной части Японского моря. Эффективные скорости определялись в эксперименте с помощью системы единого времени и данных GPS о расстоянии между источником и приемником. Полученные в эксперименте значения эффективных скоростей на различных горизонтах сравнивались с теоретическими значениями, рассчитанными по описанной выше методике, причем для трассы общей протяженностью 198 км установлено их сходство с высокой степенью точности. Важно отметить, что эффективные скорости практически не зависят от выбора горизонта приема в диапазоне глубин от 50 до 500 метров. В работе дано качественное физическое объяснение этого результата. Разработанная методика определения эффективных скоростей на различных горизонтах может быть использована при решении задач акустической дальнометрии. Ключевые слова: акустическая дальнометрия, импульсный сигнал, метод нормальных волн, эффект оползня

Толченников А.А., Сергеев С.А., Петров П.С. «К вопросу о моделировании распространения импульсных акустических сигналов в мелком море с наклонным дном в различных гидрологических условиях» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 17-18 (2019). 106 с.

Рассматривается задача о распространении импульсных акустических сигналов в волноводе мелкого моря с наклонным дном в случае однородной скорости звука, а также в при наличии в водном слое выраженного термоклина. Решение задачи строится с использованием лучевой теории распространения звука и метода канонического оператора Маслова. Для обоих случаев исследована геометрия трехмерных лучей с различными углами выхода из источника, построены их проекции на горизонтальную плоскость, а также огибающие проекций семейств лучей с общим вертикальным углом выхода из источника. Известно, что в случае постоянной скорости звука в водном слое проекциями лучей на горизонтальную плоскость являются гиперболы. Нами установлено, что в случае наличие термоклина в водном слое происходит растяжение гипербол, соответствующих большим углам выхода относительно направления изобаты в горизонтальной плоскости. В обоих случаях сигналы нами рассчитаны сигналы в точках приема. Результаты расчетов сравниваются с результатами, полученными другими методами. Ключевые слова: мелкое море, импульсный сигнал, лучевая теория, метод канонического оператора Маслова, наклонное дно

Петросян С.А., Цысарь С.А., Свет В.Д., Сапожников О.А. «Акустическая визуализация объектов в жидкостях с помощью матрицы из стержневых волноводов» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 79-80 (2019). 106 с.

Визуализация объектов в оптически непрозрачных или агрессивных жидкостях является сложной задачей, в которой возможно применение ультразвуковых (УЗ) методов. На данный момент существует несколько акустических методов визуализации в таких жидкостях. Главной проблемой при этом является защита пьезопреобразователя от воздействия агрессивной среды, что затрудняет использование традиционных систем ультразвуковой визуализации. В работе предлагается метод обнаружения и визуализации объектов с использованием сканирующей эхо-импульсной системы, акустические сигналы в которой подаются и принимаются через волноводы в виде стальных стержней. Излучение импульса в жидкость осуществляется через стержневой волновод, один конец которого находится в среде с безопасными для работы условиями. На этом конце располагается источник УЗ сигнала. Другой конец погружается в агрессивную жидкость и подводится к участку визуализации для его зондирования. Для регистрации ультразвукового эхо-сигнала, отраженного от объекта исследования, используется многоканальная волноводная система в виде пучка из металлических стержней, один торец которого находится вблизи объекта визуализации, обеспечивая широкий угол обзора и высокое разрешение. Стержни являются достаточно длинными, так что второй торец указанного пучка находится вне агрессивной жидкости, где уже можно принимать сигналы традиционными методами. При использовании стержней с диаметром, меньшим длины волны, каждый из стержней-волноводов проводит только три типа волн, соответствующих квазипродольной, изгибной и крутильной модам. Квазипродольная мода характеризуется гораздо большей групповой скоростью по сравнению с остальными, поэтому для достаточно короткого зондирующего импульса и длинного волновода быстрая импульсная волна разделяется во времени от отстающих от неё остальных мод. Метод обработки сигнала основан на голографическом подходе, который обеспечивает полную пространственно-временную реконструкцию падающего акустического поля, принимаемого волноводной системой. В данной работе результаты численного моделирования, выполненного в среде COMSOL, сравнивались с экспериментальными изображениями рассеивателей, погруженных в воду. Акустический многоканальный волновод состоял из 1024 стержней из нержавеющей стали диаметром 1 мм, в поперечном сечении образующих матрицу 32×32 элемента. Экспериментальные изображения объектов миллиметровых размеров в воде продемонстрировали работоспособность предлагаемой системы для использования в непрозрачных или агрессивных жидкостях. Ключевые слова: неразрушающий контроль, акустические волноводы, ультразвуковая визуализация, волноводная матрица

Шкловский В.М., Варламов С.А., Петрушевский А.Г., Майорова Л.А. «ФМРТ-корреляты категоризации звуков речевой и неречевой природы в слуховой коре» Физиология человека, 45, № 6, с. 5-15 (2019)

Изучается функциональная структура слуховой коры путем выявления и сопоставления пространственной локализации зон активации (по данным фМРТ) в ответ на речевые и неречевые стимулы. Помимо этого, было проведено аналогичное сопоставление зон активации в ответ на мужской и женский голос. Было обнаружено, что имеются специфические речевая, неречевая и перекрывающаяся зоны, причем речевая имеет значительные размеры относительно других. Перекрывание зон активации при прослушивании мужского и женского голоса имеет место, но не значительно, при этом влияние женского голоса оказалось значительно сильнее. Данные результаты свидетельствуют о наличии особых зон слуховой коры, предназначенных для специализированной обработки звукового сигнала.

Петухов Ю.В., Бурдуковская В.Г., Бородина Е.Л. «Каустические и слаборасходящиеся пучки в горизонтально неоднородных океанических волноводах» Акустический журнал, 66, № 2, с. 181-197 (2020)

С использованием приближенных аналитических расчетов, основанных на ВКБ и адиабатическом приближениях для модового представления поля, а также численного моделирования на основе теории адиабатических мод, геометроакустического приближения и метода параболического уравнения, исследованы закономерности формирования и распространения каустических и слаборасходящихся акустических пучков в горизонтально неоднородном рефракционном океаническом волноводе. Определены области горизонтальных расстояний, на которых сохраняются типичные для каустических и слаборасходящихся пучков зависимости интенсивности акустического поля от горизонтального расстояния. Рассмотрены процессы переформирования каустических и слаборасходящихся пучков в океаническом волноводе с увеличивающейся глубиной водного слоя и неизменной в горизонтальном направлении стратификацией скорости звука, которая вблизи источника характеризовала открытый ко дну подводный звуковой канал. Сформулированы условия эффективно-согласованного перехода рефрагированных в термоклине и взаимодействующих с дном мод мелководного участка волновода в чисто рефрагированные моды подводного звукового канала относительно глубоководного участка океанического волновода.

Гузилова Л.И., Кардашев Б.К., Печников А.И., Николаев В.И. «Упругость и неупругость объемных кристаллов нитрида галлия» Журнал технической физики, 90, № 1, с. 138-142 (2020)

Приведены результаты акустического исследования упругих и микропластических свойств двух типов больших образцов квазиобъемного GaN, полученных методом хлорид-гидридной эпитаксии. Первый тип – это поликристаллические образцы, текстурированные вдоль одного из кристаллографических направлений, второй – монокристаллы с характерными V-образными дефектами. Полученные результаты сопоставлены с литературными данными и проанализированы на основе существующих теоретических представлений о влиянии дислокаций и границ зерен на акустические и механические свойства кристаллов. Ключевые слова: нитрид галлия, предел упругости, модуль Юнга.

Пирозерский А.Л., Чарная Е.В., Недбай А.И., Кумзеров Ю.А., Фокин А.В. «Особенности плавления и кристаллизации галий-индиевых сплавов в нанокомпозитах на основе пористых стекол с размером пор 7 нм» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 88 (2019). 106 с.

Исследования влияния размерных эффектов и условий ограниченной геометрии на фазовые переходы плавления и кристаллизации представляют интерес, как с точки зрения фундаментальной физики, так и для возможных практических применений. К настоящему времени выявлен ряд общих закономерностей плавления и кристаллизации в условиях ограниченной геометрии, в частности, температурный гистерезис между плавлением и кристаллизацией, смещение температурных областей плавления и кристаллизации по сравнению с объемными материалами, размытие фазовых переходов. Для конкретных материалов наблюдались специфические особенности, в частности, для галлия в порах наблюдалось формирование новых фаз и стабилизация фаз, метастабильных в объемном материале. Среди различных методов исследования фазовых переходов в нанокомпозитах акустические методы имеют ряд преимуществ, связанных с широкими возможностями выбора температурных режимов измерений, быстротой измерений при фиксированной температуре и высокой точностью. В настоящем докладе представлены результаты акустических исследований плавления и кристаллизации галлий-индиевых сплавов с содержанием галлия 85, 91, 94 и 96 at.%, внедренных в пористые стекла со средним размером пор около 7 нм. Измерения проводились модифицированным импульсно-фазовым методом на продольных акустических волнах частотой 7 МГц, в температурном диапазоне 135–310 К при полных и частичных циклах нагрев-охлаждение. Проведенные исследования показали наличие гистерезиса между ветвями нагрева и охлаждения температурной зависимости скорости ультразвука. Петли гистерезиса имели сложную форму, что можно интерпретировать как образование нескольких модификаций галлия при кристаллизации сплава в порах. Для частей сплава в порах, кристаллизовавшихся с образованием α- и β-Ga, интервалы плавления были сдвинуты в область низких температур. Для сплава с долей галлия 91 ат.% выявлено формирование неизвестной фазы галлия, температурный интервал плавления которой лежит выше интервала плавления α-Ga. Выдвинуто предположение, что данная фаза является обнаруженной ранее тетрагональной фазой галлия. Ключевые слова: размерные эффекты, плавление и кристаллизвция, сплавы, нанокомпозиты, полиморфизм

Элиович Я.А., Таргонский А.В., Даринский А.Н., Просеков П.А., Писаревский Ю.В., Благов А.Е., Аккуратов В.И., Ломонов В.А., Кочарян В.Р., Мкртчян А.Р., Ковальчук М.В. «Многоволновое взаимодействие рентгеновских лучей в кристалле парателлурита при возбуждении ультразвуковых колебаний» Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, № 7, с. 9-16 (2019)

Проведено исследование многоволнового взаимодействия рентгеновских лучей в кристалле парателлурита (TeO₂) в условиях модуляции кристаллической решетки низкочастотными ультразвуковыми колебаниями. Показано, что с их помощью возможна реализация прецизионного сканирования или перестройки многоволновой области взаимодействия рентгеновских лучей.

Антонюк К.А., Валявин Г.Г., Валеев А.Ф., Карпов С.В., Пить Н.В., Аитов В.Н., Фатхуллин Т.А., Галазутдинов Г.А., Танашкин А.С., Антонюк О.И., Ихсанов Н.Р. «Поиск и исследование фотометрической переменности у магнитных белых карликов WD 2047+372 и WD 0009+501» Астрофизический бюллетень, 74, № 2, с. 184-191 (2019)

Представлены результаты длительных фотометрических наблюдениймагнитных белых карликов WD 2047+372 и WD 0009+501, которые проводятся для поиска и изучения регулярнойпеременности блеска этих звезд. По данным в полосе V фильтра Джонсона у конвективно спокойного белого карлика WD 2047+372 обнаружены признаки нерегулярнойпеременности на временах от часов до 1–3 днейс характерными амплитудами около 0.005^m. Эта переменность может быть обусловлена как нерегулярными собственными пульсациями звезды или даже наличием дебрис-диска, так и причинами неустановленнойинструментальнойприроды. Регулярных измененийблеска WD 2047+372 на уровне, превышающем 0.005^m, не найдено. В отличие от WD 2047+372, у конвективно активного магнитного белого карлика WD 0009+501 наблюдается стабильная на шкале порядка десяти и более лет фотометрическая переменность, связанная с собственным вращением объекта и коррелирующая с переменностью его магнитных свойств. Амплитуда переменности – порядка 0.01^m. На основании сравнения результатов наших наблюденийэтих двух объектов сделан вывод о фотометрической переменности у магнитных белых карликов, находящихся в конвективнойтемпературнойзоне. Отмечается стабильность переменности на длительных промежутках времени (годы, десятки и более лет).

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

Хилько А.И., Мерклин Л.Р., Плешков А.Ю., Бирюков Е.А., Долгачев А.И., Маев П.А., Смирнов И.П., Калинина В.И., Малеханов А.И. «Некоторые результаты экспериментов по когерентному зондированию морского дна в мелководном районе Черного моря в присутствии реверберационных помех и шумов судоходства» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 63 (2019). 106 с.

Анализируются результаты сейсмоакустического (СА) импульсного зондирования структуры морского дна в мелководном районе Черного моря в присутствии реверберационных помех и шумов судоходства при буксировке в подводном положении когерентного излучателя, работающего в режиме излучения ЛЧМ импульсов, и горизонтальной приемной решетки. Исследовано влияние пространственных флуктуаций гидрофонов при их буксировке с меняющейся во времени скоростью. Показано, что при характерной величине таких вариаций на уровне нескольких длин волн звукового поля зондирующего сигнала возникают интерференционные помехи, ослабляющие эффективность когерентного накопления СА сигналов. Рассмотрены возможности устранения таких помех. Особое внимание уделено влиянию помех реверберации, связанных с рассеянием зондирующих импульсов на ветровом волнении и неровностях донной поверхности, и шумов корабля-буксировщика, которые маскируют отклики, соответствующие отдельным границам донных слоев. Обсуждаются возможности подавления реверберационных помех путем использования излучающих решеток. Ключевые слова: морское дно, когерентный излучатель, сейсмоакустическое зондирование, реверберационные помехи

Плющенков Б.Д., Никитин А.А. «Численное моделирование электроакустического каротажа с учетом джоулева нагрева» Математическое моделирование, 32, № 2, с. 58-76 (2020)

Предложена модификация уравнений Прайда, описывающих взаимосвязанный процесс распространения акустических и электромагнитных волн в насыщенной пористой среде, возникающий в силу электрокинетического эффекта. Эта модификация позволяет принять во внимание джоулев нагрев при распространении акустических колебаний, образующихся от электромагнитного источника, и реализована с помощью добавления «термоупругих членов» в уравнения состояния для порового флюида и формации. Изменение температуры определяется уравнением теплопроводности. Изложен способ построения соответствующей конечно-разностной схемы для аксиально-симметричного случая. Представлены результаты численного моделирования, которые показали, что на низких частотах для оценки проницаемости формации можно использовать волну Стоунли, а на высоких – быструю акустическую волну, когда влиянием джоулева нагрева можно пренебречь. Однако если проводимость порового или особенно скважинного флюида достаточно высока, то из-за джоулева нагрева образуется термоупругая волна, учет вклада которой есть непростая задача из-за нелинейности эффекта.

Круковский А.Ю., Гасилов В.А., Повещенко Ю.А., Шарова Ю.С., Клочкова Л.В. «Реализация полностью консервативной лагранжево-эйлеровой схемы для двумерных задач магнитной газодинамики» Математическое моделирование, 32, № 1, с. 50-70 (2020)

Рассматривается алгоритм численного решения уравнений магнитной газодинамики (МГД), аппроксимированных полностью консервативной лагранжево-эйлеровой разностной схемой. Полная система уравнений динамики высокотемпературной среды решается с учетом кондуктивного (электронного, ионного) и лучистого переноса тепла. Этап расчета, относящийся к вычислениям на лагранжевой подвижной сетке, реализуется на основе неявных аппроксимаций. Соответствующие разностные уравнения решаются итерационным методом с последовательным учетом физических процессов. Получены оценки сходимости для различных комбинаций разностных уравнений, сгруппированных соответственно физическим процессам. Справедливость полученных оценок подтверждена в вычислительных экспериментах с модельными и прикладными задачами.

Сизов В.П., Погорелов В.А., Вахтин Ю.В. «Определение параметров движения инерционных масс твердотельного гироскопа на стоячих поверхностных акустических волнах» Радиотехника, № 7, с. 209-214 (2019)

Постановка проблемы. Важным вопросом развития авиационной техники является создание малогабаритного высокоточного инерциального датчика угловой скорости на базе твердотельного микромеханического гироскопа (ТМГ) на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Ключевой проблемой создания ТМГ на ПАВ является построение его математической модели, адекватно описывающей распространение упругих волн в конструкции гироскопа. Цель. Получить соотношения для расчета зависимости параметров упругих волн, распространяющихся в подложке твердотельного гироскопа (ТВГ) на ПАВ, от скорости ее вращения и численно исследовать эту зависимость. Результаты. Рассмотрен принцип действия одноосевого ТВГ на ПАВ. Найдены аналитические зависимости, позволяющие рассчитать параметры движения инерционных масс в случае вращения ТВГ на ПАВ с постоянной угловой скоростью. Приведены результаты численного моделирования. Практическая значимость. Полученные результаты могут использоваться при конструировании ТМГ на ПАВ.

Есипов И.Б., Кенигсбергер Г.В., Попов О.Е., Поддубняк В.Я., Михеев В.И. «Эксперименты по оценке характеристик донной реверберации и влиянию батиметрической рефракции на азимутальные углы прихода сигналов» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 12 (2019). 106 с.

Рассмотрены результаты экспериментальных работ на акватории Чёрного моря по измерению характеристик донной реверберации при расположении излучателя и приёмной системы на расстоянии от 80 до 1600 м от береговой черты при глубине места от 13 до 36 м. Излучались импульсы различной длительности с линейной частотной модуляцией и тональные в диапазоне частот 1500–15000 Гц. Методом измерения задержек приходов сигналов на три приёмника вычислялись азимутальные углы и углы места для отражений от дна. По времени распространения сигнала определялись расстояния. В результате было показано, что точки наиболее мощных отражений в основном соответствуют диапазону глубин от 5 м до береговой черты в интервале азимутальных углов до 150°. Для разнесённых точек излучения и приёма были проведены оценки изменения азимутальных углов прихода прямых сигналов из-за влияния батиметрической рефракции. Ключевые слова: донная реверберация, батиметрическая рефракция, азимуты прихода сигналов

Михалев А.В., Белецкий А.Б., Васильев Р.В., Еселевич М.В., Иванов К.И., Комарова Е.С., Подлесный А.В., Подлесный С.В., Сыренова Т.Е. «Долгоживущие метеорные следы» Солнечно-земная физика, 5, № 3, с. 130-139 (2019)

Представлены данные регистрации долгоживущих (∼20–40 мин) метеорных следов (ДМС). Описана группа метеорных следов типа уединенных волн, расширяющихся с околозвуковыми скоростями. Данные радиозондирования указывают на присутствие ионизационных следов длительностью ∼7–8 мин. Рассматривается также одно событие с обычной формой и динамикой метеорного следа. Такие обычные метеорные следы формируются под действием ветровых потоков на высотах свечения метеоров. Описывается пространственно-временная структура зарегистрированных метеорных следов. В частности, для события 18 ноября 2017 г. характерный размер области расширяющегося следа достиг ∼400 км, при этом область сохранила полу-овальную форму. Метеорный след распространялся преимущественно в горизонтальной плоскости на высотах ∼86–91 км. Рассматриваются возможные механизмы образования распространяющихся с околозвуковыми скоростями ДМС. Выполнена оценка изменения скорости метеорных частиц размерами от 1 мкм до 10 мм для высот ∼70–120 км в случае горизонтального движения частиц. В результате было показано, что режим движения метеорной частицы без торможения на характерном временном масштабе ∼10³ с на высотах 70–90 км может реализовываться только для достаточно крупных частиц более 100 мкм. Обсуждаются механизмы и спектральный состав свечения ДМС.

Михалев А.В., Белецкий А.Б., Васильев Р.В., Еселевич М.В., Иванов К.И., Комарова Е.С., Подлесный А.В., Подлесный С.В., Сыренова Т.Е. «Долгоживущие метеорные следы» Солнечно-земная физика, 5, № 3, с. 130-139 (2019)

Представлены данные регистрации долгоживущих (∼20–40 мин) метеорных следов (ДМС). Описана группа метеорных следов типа уединенных волн, расширяющихся с околозвуковыми скоростями. Данные радиозондирования указывают на присутствие ионизационных следов длительностью ∼7–8 мин. Рассматривается также одно событие с обычной формой и динамикой метеорного следа. Такие обычные метеорные следы формируются под действием ветровых потоков на высотах свечения метеоров. Описывается пространственно-временная структура зарегистрированных метеорных следов. В частности, для события 18 ноября 2017 г. характерный размер области расширяющегося следа достиг ∼400 км, при этом область сохранила полу-овальную форму. Метеорный след распространялся преимущественно в горизонтальной плоскости на высотах ∼86–91 км. Рассматриваются возможные механизмы образования распространяющихся с околозвуковыми скоростями ДМС. Выполнена оценка изменения скорости метеорных частиц размерами от 1 мкм до 10 мм для высот ∼70–120 км в случае горизонтального движения частиц. В результате было показано, что режим движения метеорной частицы без торможения на характерном временном масштабе ∼10³ с на высотах 70–90 км может реализовываться только для достаточно крупных частиц более 100 мкм. Обсуждаются механизмы и спектральный состав свечения ДМС.

Марков М.Б., Подоляко С.В. «Моделирование переноса протонов в веществе» Математическое моделирование, 32, № 2, с. 129-142 (2020)

Рассмотрена математическая модель переноса протонов в веществе. Взаимодействие протонов с электронной подсистемой атомов среды моделируется в приближении средних потерь энергии при ионизационном рассеянии. Ядерные взаимодействия рассмотрены в модели индивидуальных соударений. Разработан алгоритм моделирования переноса протонов в кусочно-однородных средах, сочетающий приближение непрерывного замедления при взаимодействии с электронами с прямым моделированием упругого и неупругого рассеяния на ядрах. Представлены расчеты, демонстрирующие влияние ядерных эффектов на распределение энергии, выделяемой протонами при рассеянии.

Тарасов Н.И., Поляков С.В., Карамзин Ю.Н., Кудряшова Т.А., Подрыга В.О., Пузырьков Д.В. «Моделирование потока вязкой несжимаемой жидкости с помощью квазигидродинамической системы уравнений» Математическое моделирование, 31, № 12, с. 33-43 (2019)

Рассматривается проблема моделирования потока вязкой несжимаемой жидкости с помощью квазигидродинамической системы уравнений. Использование данного подхода позволяет избежать неустойчивости при расчете давления при использовании классической постановки уравнений Навье–Стокса, проявляющейся при использовании ячеистых численных схем. Для численной реализации КГД уравнений использовался метод конечных объемов по центрам ячеек, в случае двумерной задачи – квадратных, в случае трехмерной задачи – кубических. В качестве тестовых расчетов было проведено две серии расчетов в областях сложной геометрии для нескольких чисел Рейнольдса, а также проведено сравнение результатов с программным пакетом ANSYS CFX. Сравнение показало высокое качество результатов численного моделирования при использовании КГД системы уравнений.

Богдан О.П., Муравьева О.В., Волков В.В., Подсизерцева М.А. «Сравнительный анализ методик измерения акустического импеданса вязкоупругой среды» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 52 (2019). 106 с.

Задачи измерений акустических характеристик (скорость распространения, акустический импеданс, коэффициент затухания) вязкоупругих сред актуальны в ряде медицинских приложений – при разработке фантомов биологических сред, для медицинской диагностики в качестве диагностических признаков, при создании новых материалов для медицинских изделий, и позволяют оценить их свойства за счет наличия функциональной связи с указанными характеристиками. В работе приведены результаты сравнительного анализа резонансной и волноводной методик измерения акустического импеданса вязкоупругих сред. Резонансная методика оценки импеданса вязкоупругой среды основана на измерении параметров амплитудно-частотных характеристик пьезопластины, последовательно нагруженной на воздух, среду с известным акустическим импедансом (эталонную среду) и исследуемую среду, и пересчете в акустический импеданс с использованием метода электромеханических аналогий (патент на изобретение № 2017125620). Представлены техническая реализация методики, обоснованы требования к размерам и геометрии пьезопластин, выбору рабочих частот и эталонных сред. В основе волноводной методики лежит измерение коэффициентов затухания стержневой волны, возбуждаемой с использованием электромагнитно-акустического преобразователя в тонком стальном стержне (игле), нагруженном на воздух и исследуемую среду. В работе представлены техническая реализация волноводной методики, обоснованы требования к выбору диаметра и материала волновода, рабочих частот и эталонных сред. Методики были использованы для оценки акустических импедансов модельных вязкоупругих жидкостей, представленных набором водных растворов глицерина в различных пропорциях (1:1, 2:1, 1:2, 1:0) с известными акустическими свойствами, а также для растворов неизвестной пропорции по построенным калибровочным графикам. Сравнительный анализ обеих методик показал, что чувствительность резонансной методики составила 0,7 м/(Па•с), волноводной методики – 2,0 м/(Па•с), при этом для резонансной методики чувствительность представляется достаточно равномерной во всем диапазоне измеренных значений акустических импедансов, тогда как чувствительность для резонансной методики имеет нелинейный характер, близкий к логарифмической зависимости, что обусловлено экспоненциальным затуханием стержневой волны. Разработанные методики достаточно просты в реализации и могут быть воспроизведены с помощью несложного лабораторного оборудования, и обладают достаточно высокой точностью. Ключевые слова: акустический импеданс, вязкоупругая среда, эквивалентная электрическая схема, стержневая волна, коэффициент затухания

Соколовская Ю.Г., Подымова Н.Б., Карабутов А.А. «Проверка выполнения локальных соотношений крамерса-кронига для коэффициента затухания и фазовой скорости продольных акустических волн в полимерных композиционных материалах с использованием лазерного оптико-акустического метода» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 76-77 (2019). 106 с.

Известно, что частотные зависимости коэффициента затухания и фазовой скорости акустических волн связаны между собой дисперсионными соотношениями Крамерса–Кронига, являющимися следствием фундаментального принципа причинности. Приближенные локальные соотношения для ограниченной частотной полосы могут быть получены из общих нелокальных соотношений при условии отсутствия резких скачков и резонансов затухания и дисперсии фазовой скорости акустических волн в исследуемой полосе частот. Затухание акустических волн в среде может быть вызвано поглощением, рассеянием или совокупностью этих механизмов. При этом дисперсионные соотношения должны выполняться вне зависимости от особенностей конкретного физического механизма, приводящего к затуханию и дисперсии акустических волн в среде. Целью работы является экспериментальная проверка выполнения соотношений Крамерса–Кронига в материале, в котором реализуется сразу два механизма потерь энергии акустической волны – рассеяние и поглощение. В качестве такого материала были выбраны углепластики – композиты на основе полимерной матрицы и углеродных волокон. Для измерения коэффициента затухания и фазовой скорости продольных акустических волн в исследуемых образцах использовался метод широкополосной лазерной оптико-акустической спектроскопии. Данный метод дает возможность создавать короткие и мощные широкополосные зондирующие акустические импульсы, что позволяет получать частотные зависимости коэффициента затухания и фазовой скорости в диапазоне от единиц до десятков мегагерц для сильно поглощающих и рассеивающих ультразвук гетерогенных материалов. Получены зависимости коэффициента затухания и фазовой скорости от частоты в спектральном диапазоне 1–10 МГц для образцов полимерной матрицы и углепластиков с различным значением пористости. Показано, что соотношения Крамерса–Кронига между затуханием и фазовой скоростью продольных ультразвуковых волн будут выполняться для всех исследованных образцов независимо от конкретного механизма уменьшения энергии исходной акустической волны при ее распространении в материале. Ключевые слова: широкополосная акустическая спектроскопия, лазерный оптико-акустический метод, продольные акустические волны, фазовая скорость

Полех Н.М., Черниговская М.А., Яковлева О.Е. «К вопросу о формировании слоя F1 во время внезапных стратосферных потеплений» Солнечно-земная физика, 5, № 3, с. 140-152 (2019)

На основе данных вертикального зондирования, полученных с помощью Иркутского дигизонда DPS-4 в течение 2003–2016 гг., проведено исследование частоты появления слоя F1 в зимних условиях. Показано, что при любом уровне магнитной активности частота появления слоя F1 в декабре-январе более чем в два раза ниже по сравнению с февралем. В спокойных геомагнитных условиях при умеренной и низкой солнечной активности появлению слоя F1 в средних широтах Северного полушария в зимние месяцы могут способствовать активные термодинамические процессы на высотах средней атмосферы, которые приводят к трансформации или разрушению циркумполярного вихря. Такие глобальные динамические перестройки, происходящие в зимней стратомезосфере, часто связаны с событиями внезапных стратосферных потеплений, которые сопровождаются усилением генерации атмосферных волн различного масштаба. Эти волновые возмущения могут распространяться вверх на высоты нижней термосферы и ионосферы, перенося с собой значительный вертикальный поток энергии и вызывая вариации состава и термодинамических параметров нейтральной атмосферы и ионосферы.

Ползикова Н.И., Алексеев С.Г., Лузанов В.А., Раевский А.О. «Магнитоупругие волны и спиновая накачка в композитных мультиферроидных структурах» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 90-91 (2019). 106 с.

В композитных структурах, содержащих пьезоэлектрические и ферро(ферри)магнитные слои, спиновые волны (ADSW – acoustically driven spin waves) могут возбуждаться с помощью переменного электрического поля за счет пьезоэффекта и магнитострикции в соответствующих слоях. Поскольку такое электроакустическое возбуждение спиновой динамики не требует приложения переменных магнитных полей и создающих их токов, то устройства на основе ADSW могут работать с низким энергетическим потреблением. В частности, ADSW перспективны для применения в области микроволновой спинтроники для создания акустической спиновой накачки (ASP) – преобразования спинового углового момента ADSW в постоянный спиновый ток на границе с немагнитным металлом. В докладе предполагается проанализировать новые направления, связанные с изучением ADSW в различных структурах и их применения в фононной и магнонной логике, стрейнтронике, микроволновой спинтронике и других областях. Основное внимание будет уделено работам авторов доклада последних лет, посвященным экспериментальным и теоретическим исследованиям ADSW и ASP в гиперзвуковом резонаторе объемных волн, со структурой ZnO-GGG-YIG/Pt. Будут представлены новые результаты по возбуждению и детектированию спиновых волн и спиновых токов, демонстрирующие хорошее соответствие теоретических и экспериментальных частотно-полевых зависимостей резонансных частот резонатора f_n(f,H) и величины напряжения U_ISHE(f,H) обратного спинового эффекта Холла в Pt. Показано, что ADSW в условиях резонатора создает спиновою накачку, которая также носит резонансный характер. Объяснена существенная асимметрия частотной зависимости сигнала напряжения, детектируемого на пленке Pt, относительно частоты магнитоупругого резонанса. Исследовано влияние толщины магнитной пленки на эффективность возбуждения ADSW и величину ASP. Сравнение теоретических и экспериментальных магнитополевых зависимостей резонансных частот, а также теоретических и экспериментальных зависимостей U_ISHE(f,H) позволяет определить ряд параметров магнитных пленок, таких как эффективная намагниченность, обменная жесткость, константа магнитоупругой связи. Таким образом, резонатор со спинтронной структурой YIG/Pt представляет интерес не только как эффективный источник спинового тока, но и как инструмент исследования магнитных и упругих параметров магнитоупорядоченных пленок и магнитных структур. 1. AIP Advances. 2016. http://dx.doi.org/10.1063/1.4943765 2. AIP Advances. 2018. https://doi.org/10.1063/1.5007685 3. Phys. Solid State, 2018, DOI: 10.1134/S1063783418110252 4. Bull. RAS: Phys., 2017, https://link.springer.com/article/10.3103/S1062873817080251 Ключевые слова: пьезоэлектрик, ферромагнетик, магнитоупругость, акустический резонатор, акустическая спиновая накачка

Алексеев С.Г., Лузанов В.А., Ползикова Н.И. «Оптимизация процесса осаждения пьезоэлектрических пленок с наклонной ориентацией оси текстуры с помощью метода акустической резонаторной спектроскопии» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 87-88 (2019). 106 с.

На сегодняшний день наиболее распространенным методом осаждения пьезоэлектрических плёнок на неориентирующие металлизированные подложки является метод магнетронного реактивного распыления в вакууме (МРР). Преимущества метода состоят в высокой однородности получаемых пленок, в достаточно высокой скорости осаждения, в относительно низких температурах осаждения. Поскольку для ряда приложений возникает необходимость возбуждения сдвиговых (S) акустических волн, в последнее время значительное внимание уделяется способам получения пьезоэлектрических пленок, ось аксиальной текстуры которых наклонена по отношению к ее нормали. Например, для акустических сенсоров, работающих в жидкой среде, возбуждение S-волн является принципиальным, поскольку в отличие от продольных, компрессионных волн, они не передают энергию в жидкость и вследствие этого испытывают гораздо меньшее затухание. Наклон оси [0001] пленок, осаждаемых методом МРР, достигается за счет создания преимущественно наклонного падения осаждаемых частиц на плоскость подложки. В нашем методе необходимый наклон оси текстуры пьезоэлектрических пленок обеспечивается боковым смещением подложки от центра мишени. Для создания необходимой конфигурации магнитного поля при магнетронном разряде была изготовлена специальная магнитная система, в которой обеспечивалось двукратное превышение напряженности магнитного поля по краю мишени по сравнению с центральной областью. При осаждении пьезоэлектрических пленок ZnO и AlN методом МРР в качестве подложек использовались покрытые поликристаллическим алюминием пластины кремния. Ориентирующее влияние подложки в этом случае исключается. Подложки располагались параллельно плоскости мишени на различных расстояниях от проекции центра мишени, а также на разных расстояниях от плоскости мишени. В недавней работе по оптимизации процесса осаждения пленок ZnO с наклоненной осью текстуры для контроля наклона оси текстуры применялся метод рентгеноструктурного анализа. В настоящей работе этот метод применяется одновременно с методом акустической резонаторной спектроскопии (АРС). Метод АРС позволяет получать частотные зависимости эффективной константы электромеханической связи k_eff в полученной пленке. Выбором положения подложки, при котором достигается максимальное значение k_eff, осуществляется оптимизация процесса осаждения пьезоэлектрических пленок с наклонной ориентацией оси текстуры. Ключевые слова: пьезоэлектрик, акустическая резонаторная спектроскопия, ZnO, AlN, наклонная ось текстуры

Поликарпова Н.В., Волошинов В.Б. «Многократное отражение объемных акустических волн в кристаллах и его применение в акустооптических устройствах» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 5 (2019). 106 с.

Приводятся результаты исследования закономерностей распространения и многократного отражения объёмных акустических волн в кристалле двуокиси теллура. Данный кристалл был выбран для анализа из-за чрезвычайно большой упругой анизотропии и исключительно высокого коэффициента акустооптического качества материала. Исследование распространения волн проводилось методом зондирования акустического столба лазерным лучом, а также методом акустооптической визуализации акустических пучков. В частности, подробно исследовано явление многократного отражения волн от двух свободных граней кристалла. Для этого из кристалла парателлурита была изготовлена призма сложной конфигурации с двумя параллельными и двумя взаимно наклоненными гранями. С помощью пьезоэлектрического преобразователя из Х-среза кристалла ниобата лития в призме возбуждалась квазисдвиговая акустическая волна, которая распространялась с углом акустического сноса 74° между фазовой и групповой скоростью ультразвука. Данная акустическая волна падала на одну из наклонных граней призмы и затем отражалась от этой грани, при этом в кристалле наблюдались сразу две отраженные акустические волны. Эти волны после первого отражения падали на две другие свободные грани призмы, после чего происходило повторное отражение волн. При проведении экспериментов в результате многократных отражений в призме наблюдались не менее пяти отраженных волн. Эти волны распространялись в кристалле в плоскости (001) в различных направлениях. Для этих волн в результате расчетов были определены их основные акустические параметры. В эксперименте особое внимание уделялось и тщательному измерению направления распространения акустических волн. Также оценивались величины фазовых скоростей и углов акустического сноса. Наконец, в непосредственно определялись и величины коэффициентов отражения и коэффициентов затухания ультразвука. Все указанные параметры были определены методами акустооптики на частоте ультразвука 87 МГц и при длине волны света 532 нм. На основе проведенных исследований была предложена новая модификация квазиколлинеарного перестраиваемого акустооптического фильтра на кристалле парателлурита. По сравнению с известными акустооптическими квазиколлинеарными устройствами предлагаемый акустооптический прибор является многоканальным, допускающим работу с несколькими световыми пучками одновременно. Ключевые слова: акустические волны, многократное отражение, парателлурит, акустооптический фильтр

Полников В.Г., Байдаков Г.А. «Особенности профилей течений, потока импульса и скорости диссипации турбулентности в ветро-волновом канале» Процессы в геосредах, № 3, с. 376-393 (2019)

Рассматриваются вертикальные профили средних горизонтальных течений U(z), вертикальных потоков импульса T_w(z) и скорости диссипации турбулентности (СДТ) e(z)в верхнем слое воды (ВСВ), и проводится их совместный анализ. Для этого используются данные лабораторных измерений, выполненных в ветро-волновом канале ИПФ РАН, которые соответствуют условиям сильного ветра и обрушивающихся ветровых волн. Профили течений и потоков импульса рассчитывались для х- и z-компонент скорости, на пяти горизонтах в ВСВ, при четырех различных значениях ветра. Для совместного анализа привлекались эмпирические оценки e(z), полученные по тем же данным как и ранее. Установлено заметное увеличение скорости течений U(z) по сравнению со значениями U(z) в отсутствие волн, значительное уменьшение потока импульса в воде T_w(z) по сравнению с таковым в воздухе T_a(z), в) существенное затухание T_w(z) с глубиной вида T_w(z)∼1/z². Указанные аномалии профилей U(z) и t(z)в ВСВ анализируются совместно с установленной ранее закономерностью спадания СТД с глубиной вида s(z)∼1/z² с целью поиска интерпретации перечисленных результатов.

Полунин В.М., Ряполов П.А., Соколов Е.А. «Гидродинамика и акустика газовых включений в магнитной жидкости в поле кольцевого магнита» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 92-93 (2019). 106 с.

Магнитные, акустические и теплофизические явления в магнитожидкостных системах нашли применение при конструировании магнитожидкостных герметизаторах, амортизаторов, чувствительных трехосных акселерометров, плотномеров, ряда других прогрессивных устройств. Этим объясняется интерес к изучению данных эффектов. В последнее время в связи с бурным развитием микрофлюидики появляется все больше работ по динамике магнитных жидкостей в каналах различной формы, находящихся под различными воздействиями внешних физических полей. Однако свойства левитирующей газовой полости, а также магнитные, акустические и теплофизические явления, сопровождающие динамические перемещения газовых полостей и пузырей в МЖ изучены весьма поверхностно, хотя потенциально представляют большой научный и практический интерес. Для проведения экспериментов создана специальная установка с применением системы скоростной видеофиксации результатов эксперимента, а также с регистрацией электромагнитных и акустических возмущений с последующей обработкой. В работе исследована динамика захвата пузырьков магнитной жидкостью в области «магнитного вакуума» кольцевого магнита. Получены данные о влиянии концентрации магнитной жидкости на прочность магнитожидкостных перемычек при воздействии внешнего давления. Эти сведения могут быть полезны для разработки стенда для испытания магнитной жидкости, применяемой в герметизаторах, где жидкости испытывает подобные воздействия. Для детализации механизма образования воздушной полости в области «магнитного вакуума» кольцевого магнита поставлен эксперимент по видеофиксации раздела фаз «газ–магнитная жидкость», заполняющей плоский прозрачный канал. Рассмотрены этапы искривления поверхности МЖ под воздействием неоднородного поля магнита, образования первоначальной воздушной полости из микропузырьков газа. Детально рассмотрены моменты разрыва МЖ и прорыва пузырька в газовую полость внутри жидкости, а также отрыва газового пузырька при придавливании воздушной полости ко дну канала. Для серии образцов магнитной жидкости проведен эксперимент по прессингу воздушной полости, в результате которого отделялись газовые пузырьки. Осуществлялась регистрация электромагнитных и акустических возмущений, возникающих при всплытии немагнитного пузырька в МЖ. По известным выражениям на основе этих данных определены размеры пузырьков, построено распределение пузырьков по размерам. Полученные данные сравниваются с результатами видеофиксации. Сделаны выводы о влиянии физических параметров магнитной жидкости и конфигурации магнитного поля на диаметр получаемых пузырьков. Ключевые слова: магнитная жидкость, взаимодействие полей, многофазные системы, акустомагнитная индикация, неоднородное магнитное поле.

Салита Д.С., Поляков В.В. «Акустическая эмиссия при пластической деформации эвтектического сплава Pb-Sn» Фундаментальные проблемы современного материаловедения, 16, № 4, с. 495-500 (2019)

Проведено исследование зависимости акустической эмиссии, формирующейся при статическом нагружении сплавов системы Pb-Sn. Концентрации компонентов системы были подобраны таким образом, чтобы соответствовать сплавам доэвтектического, эвтектического и заэвтектического состава. Структура сплавов характеризовалась наличием дисперсных включений свинца (доэвтектический сплав) или олова (заэвтектический сплав) в матрице, образованной равномерно чередующимися прослойками α- и β-фаз. Нагружение проводились по «жесткой» схеме с постоянной скоростью растяжения. В процессе испытаний регистрировались приложенная нагрузка и удлинение, по которым рассчитывались кривые деформационного упрочнения σ-ε., и среднеквадратичное значение напряжения акустической эмиссии U, представлявшееся в виде зависимостей U(ε). Полученные экспериментальные данные свидетельствовали о существенном изменении вида сигналов акустической эмиссии при изменении концентраций компонентов системы. Было установлено, что доэвтектический сплав характеризовался максимумом акустического излучения на стадии перехода к сильному пластическому течению и практическим отсутствием эмиссии пластическом течении. Это связано с относительно невысокой акустической эмиссией во включениях свинца и тем обстоятельством, что при росте пластической деформации движение дислокационных потоков тормозится α- и β-фазами эвтектической матрицы. Резкое уменьшение акустической эмиссии для сплава с эвтектической структурой связано с сильным тормозящим воздействием границ раздела прослоек из α- и β-фаз, не позволяющим сформироваться значительным дислокационным потокам. Деформация сплава с заэвтектической структурой сопровождалась появлением мощного максимума на зависимости U(ε), объясненного вкладом дисперсных включений олова, генерирующего при нагружении значительную акустическую эмиссию. Полученные результаты могут быть использованы при акустико-эмиссионном исследовании процессов пластической деформации и разрушения в двухфазных металлических сплавах эвтектического состава.

Боровик А.В., Головко А.А., Поляков В.И., Трифонов В.Д., Язев С.А. «Исследования солнечной активности в Байкальской астрофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН» Солнечно-земная физика, 5, № 3, с. 21-35 (2019)

Приведены основные результаты исследований Солнца в Байкальской астрофизической обсерватории (БАО) Института солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук за 40 лет существования обсерватории. Кратко изложена история развития обсерватории, упомянуты телескопы, находящиеся на ее территории. Основное внимание уделено Большому солнечному вакуумному телескопу (БСВТ) и хромосферному телескопу полного диска Солнца. Рассказывается о научных задачах, которые решаются с помощью этих инструментов. Представлены некоторые результаты исследований, выполненных на БСВТ и хромосферном телескопе. Приведен список основных публикаций, в которых использованы результаты наблюдений в БАО.

Тарасов Н.И., Поляков С.В., Карамзин Ю.Н., Кудряшова Т.А., Подрыга В.О., Пузырьков Д.В. «Моделирование потока вязкой несжимаемой жидкости с помощью квазигидродинамической системы уравнений» Математическое моделирование, 31, № 12, с. 33-43 (2019)

Рассматривается проблема моделирования потока вязкой несжимаемой жидкости с помощью квазигидродинамической системы уравнений. Использование данного подхода позволяет избежать неустойчивости при расчете давления при использовании классической постановки уравнений Навье–Стокса, проявляющейся при использовании ячеистых численных схем. Для численной реализации КГД уравнений использовался метод конечных объемов по центрам ячеек, в случае двумерной задачи – квадратных, в случае трехмерной задачи – кубических. В качестве тестовых расчетов было проведено две серии расчетов в областях сложной геометрии для нескольких чисел Рейнольдса, а также проведено сравнение результатов с программным пакетом ANSYS CFX. Сравнение показало высокое качество результатов численного моделирования при использовании КГД системы уравнений.

Малков О.Ю., Поляченко Е.В., Соболев А.М., Расторгуев А.С. «Актуальные проблемы современной звездной астрономии и основные результаты исследований» Астрофизический бюллетень, 74, № 1, с. 101-118 (2019)

Представлен аналитический обзор современного состояния проблем звездной астрономии. Приведены результаты работ российских астрономов, полученные к 2017 г. Показано, что проводимые в России исследования охватывают все важнейшие направления звездной астрономии и ведутся на высоком научном уровне с использованием современных методов наблюдений и анализа данных.

Шпигель Л.В., Поляченко Е.В. «Q-барьер и формирование спиральных волн плотности в газовых и звездных дисках» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 374-380 (2019)

Наличие балджа в центре спиральной галактики затрудняет формирование спирального узора или бара. Особенно это касается галактик с каспом, где плотность быстро растет при приближении к центру. Однако, в литературе известна неустойчивая модель звездного диска с каспом. Используя методы линейной теории устойчивости, исследуется вопрос о возможности формирования спирального узора в аналогичном газовом диске. Обсуждается роль Q-барьера в звездном и газовом дисках.

Шпигель Л.В., Поляченко Е.В. «Формирование псевдобалджа в галактиках типа Млечный путь как результат действия изгибной неустойчивости» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 381-388 (2019)

Численно исследуются две модели дисковой галактики, характеризующиеся наличием классического балджа и отсутствием спиральной структуры в начале моделирования. При сходных кривых вращения и балджах, одна из моделей оказывается значительно более неустойчивой к формированию бара, так что заметный бар формируется в течение 100 млн лет. Во второй модели соответствующее время почти на порядок больше – 700 млн лет. На фоне быстро сформировавшегося бара в первой модели протекает вторичная (изгибная) неустойчивость, приводящая к резкому увеличению толщины бара. Такой бар можно ассоциировать с псевдобалджем. Во второй модели утолщение бара происходит постепенно.

Шухман И.Г., Поляченко Е.В. «Устойчивые ориентации орбит в дисковых галактиках с баром» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 389-395 (2019)

Одним из известных механизмов формирования баров в дисковых галактиках является выстраивание больших осей медленно прецессирующих звездных орбит под воздействием слабого возмущающего овального потенциала. Качественные рассуждения указывают на определяющую роль Линден–Белловской производной скорости прецессии по угловому моменту при постоянном значении адиабатического инварианта. Используя методы теории устойчивости, мы находим критерии существования стационарных орбит – точек либрации больших осей. Показано, что хотя положительный знак этой производной, действительно, приводит к выстраиванию орбит вдоль бара, это не является единственным и даже доминирующим фактором, определяющим ориентацию направления выстраивания орбит (вдоль бара или перпендикулярно бару). Более важным фактором является направление прецессии орбиты в невозмущенном аксиально симметричном потенциале. Кроме того, определенную роль играют величина амплитуды потенциала бара и скорость ее убывания с радиусом.

Лившиц А.Я., Пономарев А.М., Канев Н.Г. «Акустика концертного зала «Зарядье" в Москве» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 4 (2019). 106 с.

В 2018 г. в Москве был открыт новый концертный комплекс «Зарядье», построенный на территории одноименного парка. В состав комплекса входит два концертных зала: Большой на 1600 мест и Малый на 400 мест. Основное назначение залов – проведение концертов классической и современной музыки, при этом современная механизация залов позволит проведение самых различных по формату мероприятий. В настоящей работе приводится описание акустики Большого зала: характеристики объемно-планировочного решения и результаты акустического обследования зала, проведенного в феврале 2019 года в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013. Основной акустический параметр зала – время реверберации – имеет значение 2.8 с на частотах 500–1000 Гц в зале без зрителей. На частотах 125–250 Гц время реверберации также близко к 2.8 с, поэтому значение параметра BR (bass ratio) составляет примерно 1. Приведены измеренные импульсные отклики, по которым определено запаздывание первого отражения относительно прямого звука, часто обозначаемое ITDG, которое составило 31 мс. Также представлены результаты измерений индекса музыкальной ясности C80, индекса передачи речи STI, акустической поддержки сцены ST, спада громкости звука при удалении от источника. Выполнен прогноз времени реверберации для заполненного зала, которое составляет около 2 с на частотах 500-1000 Гц. Проведено сопоставление акустических параметров Большого зала с классическими концертными залами, имеющими высокую акустическую репутацию, а также с современными концертными залами.

Дубинский А.Ю., Резниченко Ю.С., Попель С.И. «К вопросу о формировании и эволюции плазменно-пылевых структур в ионосферах Земли и Марса» Физика плазмы, 45, № 10, с. 913-921 (2019)

Представлена самосогласованная модель формирования и эволюции плазменно-пылевых структур в ионосферах Земли и Марса. Проиллюстрировано, что в рамках данной модели удается показать образование слоистой структуры в результате эволюции пылевого облака в ионосфере Земли, обусловленной расщеплением первичного облака и характеризуемой скоплением пылевых частиц на высотах, соответствующих серебристым облакам и полярным мезосферным радиоотражениям. Характерное время формирования полярных мезосферных облаков в ионосфере Земли, полученное в рамках данной модели, соответствует результатам наблюдений. Показана возможность существования в марсианской ионосфере облаков, сформированных в пересыщенном углекислом газе и аналогичных серебристым облакам в земной ионосфере. Кроме того, показана возможность существования в ионосфере Марса явлений, аналогичных полярным мезосферным радиоотражениям на Земле. Для марсианской ионосферы получены теоретические значения характерных размеров пылевых частиц и их зарядов. Найденные теоретические значения согласуются с данными наблюдений.

Бойко А.В., Демьянко К.В., Иноземцев А.А., Кириловский С.В., Нечепуренко Ю.М., Падучев А.П., Поплавская Т.В. «Определение положения ламинарно-турбулентного перехода при численном моделировании обтекания пластины дозвуковыми и трансзвуковыми потоками» Теплофизика и аэромеханика, № 5, с. 675-683 (2019)

Работа посвящена определению положения ламинарно-турбулентного перехода в дозвуковых и трансзвуковых двумерных пограничных слоях с помощью разработанного авторами оригинального программного комплекса LOTRAN 2.0, основанного на e^N-методе и использующего данные численного моделирования ламинарного обтекания, выполненного стандартными газодинамическими пакетами, основанными на осредненных по Рейнольдсу уравнениях Навье–Стокса. В качестве примера рассмотрено обтекание плоской пластины. Продемонстрирована согласованность расчетных и экспериментальных данных по положению ламинарно-турбулентного перехода. Получены новые данные по положению ламинарно-турбулентного перехода в пограничном слое плоской пластины для трансзвуковых режимов течения.

Чунчузов И., Перепелкин В., Куличков С., Попов О., Варданян А., Айвазян Г. «Рассеяние акустического импульса на анизотропных неоднородностях устойчиво-стратифицированного пограничного слоя атмосферы» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 41 (2019). 106 с.

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния мелкомасштабной слоистой структуры устойчиво-стратифицированного атмосферного пограничного слоя (УАПС) на флуктуации параметров акустических импульсов, генерируемых с определенным периодом (30 сек–1 мин) искусственным детонационным генератором, созданным в Армении для целей предотвращения выпадения града. По формам и временам пробега зарегистрированных приходов акустических импульсов восстановлены мгновенные вертикальные профили флуктуаций скорости ветра в тонких атмосферных слоях УАПС. расположенных на разных высотах (до 700 м) над землей и на разных расстояниях от источника (до 2,75 км). Показано, что механизм рассеяния импульсных сигналов в УАПС аналогичен механизму рассеяния сигналов от наземных взрывов на слоистых неоднородностях скорости ветра и температуры в стратосфере, мезосфере и нижней термосфере. Роль параметра подобия здесь играет безразмерная толщина рассеивающих неоднородных слоев, которая представляет собой вертикальный масштаб слоя, умноженный на относительный перепад эффективной скорости звука в слое и нормированный на вертикальную длину волны. Изучено влияние таких неоднородностей на временные флуктуации азимута и времени прихода сигналов. Дана оценка ошибки локализации импульсных источников. Ключевые слова: устойчивая стратификация, атмосферный пограничный слой, тонкая слоистая структура, рассеяние, детонационный генератор

Есипов И.Б., Кенигсбергер Г.В., Попов О.Е., Поддубняк В.Я., Михеев В.И. «Эксперименты по оценке характеристик донной реверберации и влиянию батиметрической рефракции на азимутальные углы прихода сигналов» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 12 (2019). 106 с.

Рассмотрены результаты экспериментальных работ на акватории Чёрного моря по измерению характеристик донной реверберации при расположении излучателя и приёмной системы на расстоянии от 80 до 1600 м от береговой черты при глубине места от 13 до 36 м. Излучались импульсы различной длительности с линейной частотной модуляцией и тональные в диапазоне частот 1500–15000 Гц. Методом измерения задержек приходов сигналов на три приёмника вычислялись азимутальные углы и углы места для отражений от дна. По времени распространения сигнала определялись расстояния. В результате было показано, что точки наиболее мощных отражений в основном соответствуют диапазону глубин от 5 м до береговой черты в интервале азимутальных углов до 150°. Для разнесённых точек излучения и приёма были проведены оценки изменения азимутальных углов прихода прямых сигналов из-за влияния батиметрической рефракции. Ключевые слова: донная реверберация, батиметрическая рефракция, азимуты прихода сигналов

Есипов И.Б., Попов О.Е., Солдатов Г.В. «Сжатие сигнала параметрической антенны в подводном звуковом канале в мелком море» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 3-4 (2019). 106 с.

Обсуждаются результаты экспериментального исследования применения параметрической антенны для возбуждения частотно-модулированным акустическим сигналом подводного звукового канала в мелком море. Акустический сигнал длительностью 1 мсек генерировался параметрической антенной в частотном диапазоне 7–15 кГц. Высокая направленность излучения параметрической антенны обеспечивала одномодовое возбуждение подводного звукового канала в мелком море во всем частотном диапазоне. Показано, что частотно модулированный сигнал меняет свою форму при распространении в волноводе из-за волноводной дисперсии. Экспериментально наблюдалось сжатие частотно модулированного сигнала при распространении в мелком море. Сигнал имел направленность 2° при дальности распространения до 500 толщин волновода. Сжатие широкополосного сигнала в волноводе повышает соотношение между сигналом и шумом, тем самым повышает эффективность акустического зондирования мелкого моря. Обсуждается эффективность применения параметрических антенн для создания виртуальных акустических рубежей в мелком море. Ключевые слова: параметрическая антенна, подводный звуковой канал, волноводная дисперсия

Куличков С.Н., Попов О.Е., Чунчузов И.П. «Наблюдение микробаром на станциях международной системы инфразвукового мониторинга» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 41 (2019). 106 с.

Рассмотрены некоторые особенности работы станций Международной системы инфразвукового мониторинга. На примере наблюдения микробаром проведено сравнение определения направления распространения сигналов по временным задержкам прихода сигналов на приёмники и с помощью формирования диаграммы направленности. Приводятся результаты измерения азимутов на источник микробаром и их фазовых скоростей в течении нескольких суток по данным трёх станций Международной системы инфразвукового мониторинга IS26, IS37 и IS43. Для интервала наблюдений определена область в Атлантическом океане – источнике микробаром и оценено изменение интенсивности и спектра микробаром за период наблюдения. Ключевые слова: микробаромы, Международная система инфразвукового мониторинга, измерение азимутов, диаграммы направленности.

Куличков С.Н., Попов О.Е., Чунчузов И.П. «О некоторых особенностях излучения и распространения инфразвуковых сигналов Челябинского метеороида» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 40 (2019). 106 с.

Рассматривается распространение на большие расстояния инфразвукового сигнала, излучённого при падении Челябинского метеороида. Приводятся результаты моделирования распространения инфразвука в приземном звуковом канале волновым методом псевдодифференциального параболического уравнения. Проводится сравнение частотной дисперсии в диапазоне 0.3–0.8 Гц, наблюдаемой в экспериментальном сигнале, зарегистрированном на расстояния около 543 км на станции IS31 (Актюбинск) Международной системы инфразвукового мониторинга, с дисперсией в расчётном сигнале. Оценивается влияние на интенсивность инфразвукового сигнала выраженной направленности излучения. Делается вывод о необходимости учёта направленности излучения метеороида при оценках мощности источника инфразвука. Ключевые слова: инфразвуковые сигналы, Челябинский метеороид, частотная дисперсия, направленность излучения

Попов П.А., Кузнецов А.В. «Оценка виброакустических нагрузок на ракету-носитель "Союз-5" с использованием экспериментальных данных и результатов конечно-элементного моделирования» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 44-45 (2019). 106 с.

Одной из важнейших задач при проектировании ракетно-космической техники является выявление источников акустических нагрузок, их оценка, а затем организация возможных конструктивных решений по их снижению. На стадии разработки рабочей документации нормативные требования по акустическим и вибрационным воздействиям предоставляются подразделениям-разработчикам аппаратуры для формирования разделов технических заданий, технических условий и используются при конструкторских испытаниях аппаратуры. Обязательным требованием при проверке приборов на работоспособность при испытаниях является подтверждение их устойчивого функционирования при воздействии виброакустического нагружения. Среди всего оборудования особое место занимают гироскопические приборы управления полётом ракеты-носителя (РН), двигательные установки и, конечно же, полезная нагрузка, расположенная под головным обтекателем РН. Данные приборы и агрегаты участвуют в непосредственном управлении полётом, а надёжное функционирование полезной нагрузки на орбите является главным требованием заказчика РН и космических аппаратов (КА). Важным этапом разработки изделий являются зачётные вибродинамические испытания конструкции. На данном этапе проверяются частотные, прочностные и передаточные характеристики РН. Однако, наиболее точно заданные режимы при данных испытаниях – задача, стоящая ещё на начальных этапах работ и требующая определённой точности, ведь как перегрузка, так и недогрузка могут отрицательно повлиять на результат общей работы. При разработке требований по режимам вибрационного нагружения на элементы конструкции перспективных РН и сборочно-защитных блоков (СЗБ), требуются уже апробированные (по возможности на прежних изделиях) методические средства с привлечением экспериментальных измерений. В работе представлены результаты расчётно-экспериментального анализа виброакустического нагружения сухих отсеков проектируемой в настоящее время РН «Союз-5» в зависимости от типа конструкции (вафельная, стрингерная, гладкая), массы навесного оборудования (от 5 до 200 кг) и, конечно, внешнего нагружения, которое при проведении проектных работ задавалось как в виде акустического при решении связной упруго-акустической задачи, так и в виде эквивалентного акустическому синусоидального давления. Ключевые слова: ракета-носитель, сухой отсек, акустическое нагружение, вибрационный отклик, демпфирование

Педдер В.В., Попов С.П., Косёнок В.К., Хмелёв В.Н., Голых Р.Н., Шкуро Ю.В., Педдер А.В., Нестеров В.А., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н., Мизиряк Е.В., Минаева В.Ю., Сургутскова И.В. «Возможности озон/NO-ультразвуковой дезинтеграции клетчатки шеи для профилактики повреждений нервных стволов при лимфодиссекции в хирургическом лечении рака щитовидной железы» Южно-Сибирский научный вестник, № 4-2, с. 54-64 (2019)

Хирургические методы лечения рака щитовидной железы (ЩЖ) часто сопровождаются после-операционными осложнениями из-за хирургической препаровки клетчатки, не исключающей возможности повреждения нервных стволов. В процессе лимфодиссекции по поводу метастазов рака ЩЖ в лимфоузлах шеи наиболее часто повреждается возвратный нерв. В работе показана возможность снижения опасности повреждений нервных стволов при выделении их из клетчатки анатомических областей шеи у больных с распространённым раком ЩЖ, за счёт применения специализированных волноводов-инструментов. Для снижения числа послеоперационных осложнений, ими реализуется этап ультразвуковой контактной дезинтеграции клетчатки шеи на протяжении нервного ствола возвратного нерва, в области лимфодиссекции, осуществляемой в кавитирующей среде озон/NO-содержащих и иных лекарственных веществ с последующим стимулированием репаративной регенерации тканей в области лимфодиссекции, комплексом физических и физикохимических факторов.

Локтин А.В., Попова М.Э. «Кинематика рассеянных скоплений на основе данных новой версии «Однородного каталога параметров рассеянных скоплений»» Астрофизический бюллетень, 74, № 3, с. 289-296 (2019)

На основе данных о рассеянных скоплениях из текущей версии «Однородного каталога параметров рассеянных звездных скоплений» и данных каталога Gaia DR2 исследованы некоторые вопросы кинематики диска Галактики. По данным о лучевых скоростях и собственных движениях скоплений определена угловая скорость вращения Солнца в Галактике Ω₀=25.6±1.2 км с^–1 кпк^–1. Построено новое приближение кривой вращения Галактики полиномом по обратным степеням галактоцентрических расстояний. Рассмотрено влияние спиральных волн плотности на сглаженное поле скоростей диска Галактики. По радиальнымзависимостямкомпонент остаточных пространственных скоростей скоплений получены оценки радиальной f_R=4.6±0.7 км с^–1 и тангенциальной f_θ=1.1±0.4 км с^–1 амплитуд искажения поля скоростей.

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

Мелентьев В.В., Постников Е.Б. «Влияние изомеризации на акустические и флуктуационные свойства хлорпропана по данным экспериментальных и модельных исследований» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 87 (2019). 106 с.

Экспериментальные данные о плотности, скорости ультразвука, изобарной теплоёмкости в широком диапазоне температур и давлений, полученные в НИЦ физики конденсированного состояния Курского государственного университета ранее для 1-хлорпропана и новые для 2-хлорпропана, были использованы для оценки влияния изомеризации на термодинамические свойства объектов. Рассмотрены возможности прогнозирования плотности, ее производных и скорости звука под давлением для изомеров хлорпропана на основе параметра обратных приведенных флуктуаций, который непосредственно связан с изотермической сжимаемостью и является универсальной функцией плотности для заданного вещества. Как следствие, он может быть определён на основе термодинамических свойств на линии насыщения, что было ранее подтверждено на примере различных классов жидкостей в базовой неизомерной форме. Данная работа обобщает анализ области применимости флуктуационного подхода с учетом молекулярных конфигураций. 1. Melent’ev, V. V.; Postnikov, E. B. Speed of Sound and Density of 1-Chloropropane in the Range of Temperatures 180–373 K and Pressures up to 196.1 MPa. J. Chem. Eng. Data 2017, 62, 3409. Ключевые слова: скорость ультразвука, плотность, изобарная теплоёмкость, флуктуации плотности.

Егорова В.А., Воронин Ф.Н., Жуковский М.Е., Марков М.Б., Потапенко А.И., Усков Р.В., Бойков Д.С. «Модель радиационно-индуцированных термомеханических эффектов в гетерогенных мелкодисперсных материалах» Математическое моделирование, 32, № 1, с. 85-99 (2020)

Разработана комплексная модель для суперкомпьютерного исследования параметров радиационно-индуцированных термомеханических полей в гетерогенных средах со сложной дисперсной структурой. Построен способ расчета параметров фотон-электронного каскада, генерируемого в объекте при взаимодействии излучения с веществом. Создана геометрическая модель среды с прямым разрешением ее микроструктуры. Составной частью геометрического описания среды является модель детектирующей системы для статистической оценки энерговыделения излучения. Основой для расчета термомеханических процессов выбрана система уравнений движения сплошной среды в переменных Эйлера в форме законов сохранения. Приведены результаты демонстрационных расчетов параметров термомеханических полей.

Гульельми А.В., Потапов А.С. «Проблемы теории магнитосферных волн РС1. Обзор» Солнечно-земная физика, 5, № 3, с. 102-109 (2019)

Ультранизкочастотные электромагнитные волны Рс1 (диапазон частот 0.2–5 Гц), известные также как ожерелья жемчужин (pearl necklace), представляют собой уникальное явление в физике околоземного космического пространства. Многие свойства жемчужин остаются загадкой, несмотря на исследования выдающихся космофизиков на протяжении более полувека. В предлагаемом обзоре мы кратко изложим основные положения так называемой стандартной модели, которая широко используется для интерпретации Рс1. Далее мы сосредоточим внимание на критике стандартной модели и выявлении открытых проблем теории Рс1. Общий вывод состоит в том, что необходима разработка новых идей вне рамок стандартной модели для понимания процессов возбуждения и распространения волн Рс1 в магнитосфере Земли.

Потапова Р.К., Потапов В.В. «Акустико-семантический контент речевой коммуникации в робототехнике» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 24 (2019). 106 с.

Представлен оригинальный подход к исследованию акустико-семантического контента, обеспечивающего эффект речевой коммуникации реципрокного типа, позволяющий реализовать двунаправленный диалог «человек–машина» и «машина–человек», что на данной ступени развития робототехники является одной из приоритетных задач реализации обратной связи в быстродействующем экономном режиме «стимул-реакция»–«реакция-стимул» применительно к различным видам коммуникации в робототехнике, что нашло отражение в подходах, объединяемых в настоящее время в научно-исследовательскую область «Interactive Collaborative Robotics» (см., например, R. Potapova “Speech Dialogue as a Part of Human-Machine Interactive Systems” in: “Interactive Collaborative Robotics. 1st International Conference – ICR 2016”, LNAI 9812, Springer International Publishing, pp. 208-218). На данном этапе активно разрабатываются различные модели человеко-машинных интерфейсов, входящих в состав интерактивных систем робототехники. Наряду с методами распознавания зрительных образов (мимики, жестов и т.д.) основополагающими остаются направления исследований в области акустико-семантического контента, включающего профильные базы данных, базы знаний, алгоритмы управления коммуникативным актом, а также типом и степенью интерактивности. Ключевые слова: робототехника, интерактивные системы, акустико-семантический контент, распознавание образов, человеко-машинная коммуникация

Потапова Р.К., Потапов В.В. «Акустико-семантический контент речевой коммуникации в робототехнике» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 24 (2019). 106 с.

Представлен оригинальный подход к исследованию акустико-семантического контента, обеспечивающего эффект речевой коммуникации реципрокного типа, позволяющий реализовать двунаправленный диалог «человек–машина» и «машина–человек», что на данной ступени развития робототехники является одной из приоритетных задач реализации обратной связи в быстродействующем экономном режиме «стимул-реакция»–«реакция-стимул» применительно к различным видам коммуникации в робототехнике, что нашло отражение в подходах, объединяемых в настоящее время в научно-исследовательскую область «Interactive Collaborative Robotics» (см., например, R. Potapova “Speech Dialogue as a Part of Human-Machine Interactive Systems” in: “Interactive Collaborative Robotics. 1st International Conference – ICR 2016”, LNAI 9812, Springer International Publishing, pp. 208-218). На данном этапе активно разрабатываются различные модели человеко-машинных интерфейсов, входящих в состав интерактивных систем робототехники. Наряду с методами распознавания зрительных образов (мимики, жестов и т.д.) основополагающими остаются направления исследований в области акустико-семантического контента, включающего профильные базы данных, базы знаний, алгоритмы управления коммуникативным актом, а также типом и степенью интерактивности. Ключевые слова: робототехника, интерактивные системы, акустико-семантический контент, распознавание образов, человеко-машинная коммуникация

Бакланов В.С., Голубев А.Ю., Потокин Г.А. «Определение уровней акустических нагрузок в кабине сверхзвукового самолета» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 47 (2019). 106 с.

Проведенные исследования по определению акустических нагрузок в носовой части сверхзвукового самолета (в условиях наземных гонках двигателей) на различных режимах их работы показали, что суммарный уровень шума в носовой части самолета включая кабину экипажа, при максимальных режимах работы двигателей существенно ниже требований ГОСТ РВ 20.39.304-98. Спектральный анализ полученных данных по измерению шума в носовой части самолета позволил выделить основные составляющие акустических нагрузок, которые определяются как воздействием акустического поля вентилятора и струи, так и структурным шумом, передаваемым по конструкции, от вибрационного воздействия двигателей и струи. Ключевые слова: акустические нагрузки, наземные гонки двигателей, вибрационное воздействие

Кабанцова О.И., Почекутова И.А., Малаева В.В., Костив А.Е., Коренбаум В.И. «Удельные полосовые энергии шумов форсированного выдоха в оценке реакции человека на функциональные пробы» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 53-54 (2019). 106 с.

Форсированный выдох (ФВ) – манёвр, позволяющий выявлять даже незначительные отклонения вентиляционной функции легких. Авторами ранее разработана перспективная в диагностических целях система акустических параметров ФВ, которая включает в себя двухсотгерцовые полосовые энергии шумов ФВ, регистрируемые в диапазоне 200–2000 Гц над трахеей, в том числе и удельные полосовые энергии, нормированные на суммарную энергию шумов в полосе 200–2000 Гц. Целью данной работы является исследование возможностей использования удельных полосовых энергий трахеальных шумов ФВ в качестве параметра для оценки реакции человека на функциональные пробы. В качестве функциональных воздействий рассматриваются физические – постуральное моделирование невесомости (n=11), погружение под воду в водолазном снаряжении замкнутого цикла (n=25), и медикаментозные – ингаляция бронхорасширяющего препарата (n=32). Шумы ФВ регистрировались над трахеей при помощи электретного микрофона со стетоскопической насадкой до и после функциональных проб. Далее определялись полосовые энергии в 200 Гц полосах частот, нормированные на суммарную энергию шумов в полосе 200–2000 Гц (AR_200-400, AR_400-600,…, AR_1800-2000). Статистическая значимость различий между значениями параметров до и после пробы оценивалась с помощью непараметрического статистического теста Вилкоксона. Результаты статистического анализа показали, что при постуральном моделировании невесомости у испытуемых на третьи сутки эксперимента наблюдается значимое (p<0.05) снижение среднечастотного параметра AR800-1000 и повышение высокочастотных параметров AR_1400-1600 и AR_1600-1800. При ингаляции бронхорасширяющего препарата также наблюдается существенное повышение параметра AR_1600-1800, в то время как при погружении под воду в водолазном снаряжении замкнутого цикла наблюдается значимое снижение параметра AR_1400-1600. В качестве обоснования полученных результатов предложена акустическая модель, основанная на оценке влияния сужения просвета крупных и мелких дыхательных путей бронхиального дерева на линейную скорость воздушного потока и интенсивность шумов. Таким образом, удельные полосовые энергии шумов ФВ средне и высокочастотного диапазонов оказались чувствительны к рассмотренным типам физических и медикаментозных воздействий. При воздействии различных типов функциональных проб наблюдаются разнородные изменения этих акустических параметров, что сулит определенные диагностические перспективы. Ключевые слова: форсированный выдох, акустика, шумы дыхания, обработка сигналов

Преображенский В.Л., Крутянский Л.М., Tiercelin N., Pernod P. «Магнитоэлектроакустическая динамика в стрейнтронной ячейке памяти с произвольным доступом» Письма в Журнал технической физики, 46, № 1, с. 43-46 (2020)

Стрейнтронный принцип энергонезависимой магнитоэлектрической памяти с произвольным доступом (MELRAM) привлекает к себе внимание благодаря перспективе достижения на его основе ультранизкого энергопотребления в запоминающих устройствах. Механизм переключения магнитных моментов импульсным деформированием упруго связанных магнитной и пьезоэлектрической подсистем сопряжен с возбуждением акустических колебаний в ячейках памяти. Период колебаний в наноразмерных ячейках сопоставим с временем переключения магнитных моментов, что может вносить искажения в процесс записи информации. Исследуется влияние акустических возбуждений на динамику магнитных переключений с помощью численного моделирования применительно к магнитострикционной ячейке размером 50×50×400 nm на пьезоэлектрической подложке PMN-PT <011>. Определены параметры управляющих электрических импульсов, обеспечивающие устойчивое бинарное переключение магнитных состояний системы. Ключевые слова: пьезоэлектрик-магнетик, импульсное деформирование, акустические колебания, переключения намагниченности.

Крутянский Л.М., Преображенский В.Л., Перно Ф. «Неустойчивость низкочастотной гравитационно-капиллярной волны под действием стационарного ультразвука» Письма в ЖЭТФ, 110, № 10, с. 666-670 (2019)

В условиях облучения поверхности жидкости непрерывным плоским ультразвуковым пучком постоянной амплитуды обнаружен новый вид неустойчивости стоячих гравитационно-капиллярных волн. При интенсивности ультразвука с частотой 1.03 МГц, превышающей определенное пороговое значение, наблюдается возбуждение одной из собственных мод гравитационно-капиллярных волн с частотой 6.56 Гц. Время установления стационарной амплитуды колебания поверхности значительно превосходит собственное время релаксации моды и уменьшается с ростом надкритичности. Сценарий развития неустойчивости подобен обратному энергетическому каскаду.

Крутянский Л.М., Преображенский В.Л., Макалкин Д.И., Брысев А.П., Pernod P. «Параметрическое взаимодействие триад капилярно-гравитационных волн на поверхности жидкости при действии на нее радиационного давления ультразвука» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 97-98 (2019). 106 с.

Взаимодействие ультразвука с возмущениями поверхности жидкости представляют интерес как с точки зрения фундаментальной физики волн, так и с точки зрения возможных приложений в интенсивно развивающейся в настоящее время микро-акусто-флюидике, а так же при лабораторном моделировании мегамасштабных волновых процессов в океане. В настоящей работе представлены первые результаты экспериментальной реализации и изучения нелинейного параметрического взаимодействия ультразвука и гравитационно-капиллярных волн (ГКВ) на свободной поверхности жидкости. Специфической особенностью физического механизма связи волн в данном случае является зависимость сил радиационного давления излучения плоской ультразвуковой волны от формы поверхности, на которую они действуют. Выполненные эксперименты подтверждают существование предсказанной ранее в работе V. Preobrazhensky, V. Aleshin, P. Pernod, Physics of Wave Phenomena, 2018, v.26, p.234 индуцированной радиационным давлением ультразвука нелинейной параметрической связи триад ГКВ. В экспериментах моды стоячих ГКВ возбуждались с помощью узкого ультразвукового пучка с несущей частотой 1.030 MHz и параметрически связанной с ним плоской ультразвуковой волной с несущей частотой 1.035 MHz. При этом амплитуда пучка модулировалась на резонансных частотах обертонов ГКВ f₂=5.265 Гц и f₄=7.873 Гц, а амплитуда плоской волны модулировалась на частоте f_p=2.657 Гц с тем, чтобы удовлетворять условию нелинейного параметрического резонанса f_p=2f₂– f₄. Сопоставление результатов измерений амплитуд параметрически взаимодействующих триад ГКВ с критическим условием для реализации эффекта взрывной неустойчивости показали, что в проведенных экспериментах имел место подпороговый режим параметрического взаимодействия, инкремент которого примерно в четыре раза меньше критического значения, при достижении которого в системе наступает взрывная неустойчивость. В связи с этим обсуждаются возможные пути выполнения условий взрывной неустойчивости в данной системе. Ключевые слова: параметрическая связь волновых триад, гравитационно-капиллярные волны, ультразвуковая накачка

Преснов Д.А., Собисевич А.Л., Шуруп А.С. «Сейсмоакустическая модовая томография осадков, водной толщи и льда мелкого моря» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 67 (2019). 106 с.

Представлены результаты натурных испытаний в ледовых условиях Ладожского озера морских сейсморазведочных излучателей (ООО ГЕОДЕВАЙС) и площадной измерительной сейсмоакустической системы на основе автономных буёв вмораживаемого типа (ИФЗ РАН совместно с МФТИ). Демонстрируется возможность выделения в принимаемом сигнале отдельных нормальных мод, распространяющихся в слоистой системе «ледовый покров–водный слой–осадочный слой–упругое полупространство». На основе анализа решений прямой задачи строятся эффективные численные алгоритмы томографической оценки характеристик дна, водного слоя и ледового покрова. Полученные в активном режиме результаты используются для развития методов обработки шумовых сигналов и разработки пассивных технологий мониторинга среды. Ключевые слова: сейсмоакустика, шум, мониторинг, томография, слоистые среды

Диденкулов И.Н., Корчагина Т.С., Прончатов-Рубцов Н.В. «Распределение пузырьков в проточном акустическом волноводе под действием радиационной силы» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 72-73 (2019). 106 с.

В акустическом поле на пузырьки, помимо силы Архимеда, действует радиационная сила. При балансе радиационной силы и силы Архимеда пузырьки могут зависать (левитировать) в жидкости. При наличии течения жидкости на пузырьки дополнительно действует сила вязкого трения. В проточном акустическом резонаторе за счет радиационной силы возникает неравномерное распределение концентрации пузырьков, то есть наблюдается эффект чередующихся зон их сгущения и разрежения. В работе рассматривается действие радиационной силы на распределение концентрации пузырьков в акустическом волноводе, в котором присутствует течение жидкости. Учитываются все силы, действующие на пузырек. Рассматривается квазиравномерное движения пузырьков, которое возникает за счет баланса всех сил. Получены аналитические выражения для координат пузырьков и распределения их концентрации в волноводе. Численно исследованы различные режимы движения пузырьков. Рассмотренные эффекты могут найти применение в задачах управления движением пузырьков и малых частиц. Ключевые слова: проточный волновод, пузырьки, радиационная сила, распределение

Элиович Я.А., Таргонский А.В., Даринский А.Н., Просеков П.А., Писаревский Ю.В., Благов А.Е., Аккуратов В.И., Ломонов В.А., Кочарян В.Р., Мкртчян А.Р., Ковальчук М.В. «Многоволновое взаимодействие рентгеновских лучей в кристалле парателлурита при возбуждении ультразвуковых колебаний» Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, № 7, с. 9-16 (2019)

Проведено исследование многоволнового взаимодействия рентгеновских лучей в кристалле парателлурита (TeO₂) в условиях модуляции кристаллической решетки низкочастотными ультразвуковыми колебаниями. Показано, что с их помощью возможна реализация прецизионного сканирования или перестройки многоволновой области взаимодействия рентгеновских лучей.

Кузькин В.М., Ляхов Г.А., Пересёлков С.А., Просовецкий Д.Ю., Казначеев И.В., Казначеева Е.С. «Интерферограмма низкочастотного звукового поля при наличии интенсивных внутренних волн на океаническом шельфе» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 7-8 (2019). 106 с.

Приведены результаты обработки натурного эксперимента, когда на стационарных трассах интенсивные внутренние волны приводили к значительной горизонтальной рефракции и взаимодействию мод акустического поля источника. Двукратным преобразованием Фурье интерферограммы на голограмме получены области локализации спектральной плотности, обусловленные невозмущенным и возмущенным полями. Фильтруя эти области, и применяя к ним обратные двукратные преобразования Фурье, реконструированы интерферограммы этих полей, что позволило восстановить передаточную функцию невозмущенного волновода и временную изменчивость среды. По записи голограммы возмущенного поля оценена скорость распространения интенсивных внутренних волн. Изложен алгоритм получения неискаженного модуля спектра источника при наличии неоднородностей среды. Вариации показателя преломления океанической среды, вызванные гидродинамическим возмущением, инициируют изменения горизонтальных волновых чисел (в широком смысле и амплитуд мод) по отношению к невозмущенным значениям. Это приводит к тому, что результирующая интерферограмма, определяемая разностью горизонтальных волновых чисел, будет представлять собой линейную суперпозицию двух независимых интерферограмм, порожденных невозмущенным и рассеянным полями. Двукратное преобразование Фурье интерферограммы, в силу линейности, формирует на голограмме две независимые локализованные области в форме фокальных пятен. Одна из них, обусловленная невозмущенным полем, концентрируется преимущественно в направлении оси времени, а вторая, вызванная гидродинамическим возмущением, – в направлении оси частоты. Фильтрация областей локализации дает возможность разделить голограммы этих полей. Применение к ним обратного двукратного преобразования Фурье позволяет реконструировать их интерферограммы. В первом случае интерферограмма формируется интерференцией мод невозмущенной среды, во-втором случае – возмущенной среды. При известном спектре источника появляется возможность восстановления передаточной функции невозмущенного волновода и диагностирования временной изменчивости среды. В условиях взаимодействия мод акустического поля источника, вызванного проявлением интенсивных внутренних волн, на основе голографического метода экспериментально продемонстрировано восстановление передаточной функции невозмущенного волновода и возможность наблюдения временной изменчивости среды. Метод основан на записи исходной фурье-голограммы, формируемой невозмущенным и рассеянным полями. Голограмма представляет собой раздельные локализованные области спектральных плотностей, отвечающих отсутствию и наличию возмущения. Считывание этих областей обратным двукратным преобразованием Фурье позволило получить интерферограммы невозмущенного и рассеянного полей. По записи голограммы рассеянного поля оценена скорость распространения возмущения. В работе описан алгоритм получения неискаженного модуля спектра источника при наличии неоднородностей среды. Ключевые слова: звуковое поле, океанический волновод, интерференционная структура, акустическая голография, передаточная функция

Кузькин В.М., Кузнецов Г.Н., Пересёлков С.А., Просовецкий Д.Ю., Ткаченко С.А., Казначеева Е.С. «Локализация источника звука в отсутствие информации о передаточной функции волновода» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 8-9 (2019). 106 с.

Проанализирована разрешающая способность голографического метода локализации источника звука по его шумовому полю. Представлены два варианта реализации метода, которые для определения координат источника не требуют знания характеристик среды распространения. Они решают проблему идентификации малошумного источника в акваториях, в которых невозможно проведение акустической калибровки. Получена оценка максимальной дальности применимости метода, позволяющая оптимизировать обработку сигнала источника. Под адаптацией голографического метода понимается возможность нахождения коэффициентов, определяющих пространственные и частотные масштабы изменчивости передаточной функции волновода, посредством измерения связанных с ними величин на фоне малого входного отношения с/п в отсутствие знания передаточной функции волновода. Такими измеряемыми величинами являются пеленг и частотный сдвиг интерференционных максимумов волнового поля. Описаны два варианта определения этих коэффициентов, реализуемые с использованием двух векторно-скалярных приемников, разнесенных на некоторое горизонтальное расстояние. Таким образом, в работе проанализированы и продемонстрированы возможности реализации голографического метода локализации источника звука. На основе критерия Рэлея сформулированы условия разрешения соседних фокальных пятен голограммы. В зависимости от передаточной функции волновода они накладывают ряд ограничений на выбор ширины полосы и время наблюдения, а также на радиальную скорость и удаленность источника, обеспечивающих применимость метода. Предложены два варианта реализации метода, не требующих информации о передаточной функции волновода. Методы реализуются на основе измерений пеленга и частотных сдвигов интерференционных максимумов между двумя разнесенными векторно-скалярных приемников. Эти измерения, на этапе обнаружения, позволяют определять характеристики передаточной функции волновода, связывающие положения максимумов фокальных пятен с радиальной скоростью и удаленностью источника. В зависимости от входного отношения с/п, времени наблюдения и определяемой характеристики передаточной функции среды получена оценка максимальной удаленности источника, при которой сохраняется работоспособность метода. Результаты анализа проиллюстрированы числовыми оценками для низкочастотной области шумового источника, которые позволяют сформулировать требования к практическим схемам реализации метода. Ключевые слова: звуковое поле, океанический волновод, интерференционная структура, акустическая голография, передаточная функция

Сухинов А.И., Чистяков А.Е., Проценко Е.А., Сидорякина В.В., Проценко С.В. «Комплекс объединенных моделей транспорта наносов и взвесей с учетом трехмерных гидродинамических процессов в прибрежной зоне» Математическое моделирование, 32, № 2, с. 3-23 (2020)

Согласно требованиям, предъявляемым к моделям для расчёта объёмов и площадей зон загрязнения водоемов взвесью и другими примесями, должен осуществляться учет разномасштабной турбулентности, осаждения взвесей, условий сцепления для взвешенных частиц на границе «вода-дно», струйных эффектов, залпового сброса грунта, что позволит точнее оценивать пространственное распределение концентраций загрязняющих веществ и размеры зон их воздействия. В работе описан усовершенствованный комплекс объединенных моделей транспорта взвешенного вещества и наносов, учитывающий динамические изменения расчетной области, изменение плотности среды за счет наличия взвесей и их многокомпонентный характер. Разработана модель расчёта зон загрязнения взвесью при наличии волновых процессов, в которой динамическое перестроение расчетной области происходит не только за счет изменения геометрии функции возвышения уровня, но и за счет изменения рельефа дна в результате осаждения взвесей.

Сухинов А.И., Чистяков А.Е., Проценко Е.А., Сидорякина В.В., Проценко С.В. «Комплекс объединенных моделей транспорта наносов и взвесей с учетом трехмерных гидродинамических процессов в прибрежной зоне» Математическое моделирование, 32, № 2, с. 3-23 (2020)

Согласно требованиям, предъявляемым к моделям для расчёта объёмов и площадей зон загрязнения водоемов взвесью и другими примесями, должен осуществляться учет разномасштабной турбулентности, осаждения взвесей, условий сцепления для взвешенных частиц на границе «вода-дно», струйных эффектов, залпового сброса грунта, что позволит точнее оценивать пространственное распределение концентраций загрязняющих веществ и размеры зон их воздействия. В работе описан усовершенствованный комплекс объединенных моделей транспорта взвешенного вещества и наносов, учитывающий динамические изменения расчетной области, изменение плотности среды за счет наличия взвесей и их многокомпонентный характер. Разработана модель расчёта зон загрязнения взвесью при наличии волновых процессов, в которой динамическое перестроение расчетной области происходит не только за счет изменения геометрии функции возвышения уровня, но и за счет изменения рельефа дна в результате осаждения взвесей.

Пудовкин А.А., Кешков Д.И., Китанов М.Ю., Кузнецов Г.Н., Кутаков С.И., Майзель А.Б., Смагин Д.А., Сухарцов А.А. «Поглощение шума при его активном гашении в воздуховоде» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 100-101 (2019). 106 с.

Подавление широкополосных шумов и вибраций является одной из актуальных акустических задач. Наиболее сложная задача – ослабление низкочастотных сигналов, особенно в широкой полосе. Рекомендуется на низких частотах из-за недостаточной эффективности пассивных поглотителей использовать активные методы и технические средства. В работе решается эта задача применительно к воздуховоду, в котором распространяются широкополосные сигналы.

Субботкин А.О., Пудовкин А.А., Кузнецов Г.Н. «Микрофонные системы типа "диполь" и "триполь" с неидентичными приемниками» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 85 (2019). 106 с.

Несмотря на большой опыт применения микрофонных дипольных и трипольных групп, в широко известной литературе подробно не рассматриваются подобные системы, состоящие из однотипных приемников с неидентичными амплитудными и фазовыми характеристиками. Изложенные в источниках теоретические основы не формулируют полной математической модели подобных микрофонных систем с идентичными и с неидентичными приемниками, что не позволяет определить все характеристики системы (например, частотный диапазон направленного приема), т.к. не приводится аналитическое выражение для ее чувствительности. В работе представлены следующие оригинальные теоретические результаты: Сформулирована математическая модель для микрофонных систем типа "диполь" и типа "триполь", состоящих из ненаправленных приемников (приемников звукового давления) с неидентичными амплитудными и фазовыми характеристиками; Выведены все основные аналитические выражения для характеристик микрофонной системы (чувствительность, направленность, уровень неравномерности чувствительности, коэффициенты деления); Проанализировано влияние неравномерности характеристик на коэффициенты деления "фронт-фланг" и "фронт-тыл" для "диполя" и "триполя"; Предложен способ перемещения зоны эффективного направленного приема "триполя" в пределах рабочего частотного диапазона системы; Предложен способ формирования эффективного направленного приема "триполя" во всем рабочем диапазоне системы. Ключевые слова: электроакустика, диполь, триполь, электрически комбинированные микрофонные системы, векторно-скалярный приемник

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

Бырдин В.М., Косарев О.И., Мамонова М.Г., Пузакина А.К. «Развороты, би- и мульти-инверсия волнового поля и диаграммы направленности на базе обратноволновых систем» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 78 (2019). 106 с.

Исследуется обратноволновая инверсия при разноимённой дифракции на плоской границе раздела сред, метаматериалов или волноводных и периодических 2d-структур. Ключевые слова: обратные волны; обратноволновая инверсия поля; обратноволновая сверхфокусировка; дифракция на границе раздела; диаграмма направленности

Пузин В.Б., Сизова М.Д. «Спектральные наблюдения звезд с экзокометной активностью» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 172-178 (2019)

Кометы – малые ледяные тела Солнечной системы, которые испаряются и газят при приближении к Солнцу. В Солнечной системе за все время астрономических наблюдений обнаружено несколько тысяч комет. Пояс Койпера и облако Оорта могут содержать триллионы таких замороженных тел. Однозначного ответа об их происхождении и эволюции не дано. Другие планетные системы так же, как и Солнечная система, могут содержать кометы. На сегодняшний день поиск и изучение экзокомет сосредоточены на исследовании молодых (<50 млн. лет) звезд спектрального класса А. Считается, что экзокометы формируются и эволюционируют подобно кометам в Солнечной системе. В рамках исследований кометной и экзокометной активности нами проведены спектральные наблюдения высокого разрешения трех молодых звезд (HD217782, HD21620, HD110411). В данной работе по спектральным наблюдениям звезды HD110411 на примере линии Ca II (3933 A) рассмотрена упрощенная методика обработки данных для детектирования экзокометной активности.

Карташова А.П., Пузин В.Б., Диаз А.А., Эстрада Р.З. «Наблюдения метеорного потока Геминид на Кубе в 2017 году» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 294-299 (2019)

Впервые метеорные наблюдения были проведены на территории Республики Куба (на территории заповедника Sierro del Rosario) в декабре 2017 г. Наблюдения проводились на одной станции с помощью широкоугольной метеорной установки. В результате за период 12–14 декабря 2017 u. было зарегистрировано 114 метеоров (ярче +1^m) и 79 из них было отождествлено с метеорным потоком Геминид.

Тарасов Н.И., Поляков С.В., Карамзин Ю.Н., Кудряшова Т.А., Подрыга В.О., Пузырьков Д.В. «Моделирование потока вязкой несжимаемой жидкости с помощью квазигидродинамической системы уравнений» Математическое моделирование, 31, № 12, с. 33-43 (2019)

Рассматривается проблема моделирования потока вязкой несжимаемой жидкости с помощью квазигидродинамической системы уравнений. Использование данного подхода позволяет избежать неустойчивости при расчете давления при использовании классической постановки уравнений Навье–Стокса, проявляющейся при использовании ячеистых численных схем. Для численной реализации КГД уравнений использовался метод конечных объемов по центрам ячеек, в случае двумерной задачи – квадратных, в случае трехмерной задачи – кубических. В качестве тестовых расчетов было проведено две серии расчетов в областях сложной геометрии для нескольких чисел Рейнольдса, а также проведено сравнение результатов с программным пакетом ANSYS CFX. Сравнение показало высокое качество результатов численного моделирования при использовании КГД системы уравнений.

Панов А.Д., Бурсов Н.Н., Бескин Г.М., Эркенов А.К., Филиппова Л.Н., Филиппов В.В., Гиндилис Л.М., Кардашев Н.С., Кудряшова А.А., Стариков Е.С., Вилсон Дж., Пустильник Л.А. «Наблюдения по программе SETI на телескопе РАТАН-600 в 2015 и 2016 гг.» Астрофизический бюллетень, 74, № 2, с. 252-264 (2019)

В 2015–2016 гг. в САО РАН на радиотелескопе РАТАН-600 проводились регулярные наблюдения по программе SETI. Объектами поиска сигналов искусственного происхождения были около 30 солнцеподобных звезд и два шаровых скопления с высокой металличностью. Основной идеей, положенной в основу этих исследований, были многократные повторяющиеся наблюдения (мониторинг) одних и тех же объектов. Данные анализировалисьтремя способами: проводился поиск одиночного сильного сигнала, оценивался усредненный за все время наблюдений поток излучения, анализировалиськорреляции сигналов разных частот. Накопление информации за два года наблюдений позволило провести поиск слабых сигналов с уровнем обнаружения в несколько миллиянских на волнах 2.7 и 6.3 см. Усредненные по всему набору данных ограничения для мощности сигналов внеземных цивилизаций лежат практически у всех объектов в интервале 10¹⁶–10²⁰ Вт, верхние же пределы для светимости в единичных наблюдениях (время прохождения диаграммы 7–19 секунд) составляют 10¹⁷–10²¹ Вт, при этом эффективные изотропные излучаемые мощности их гипотетических передатчиков не превышают 2·10⁹–2·10¹³ Вт, что близко к данному параметру для крупнейших наземных планетарных радаров. Полученные ограничения на светимость свидетельствуют об отсутствии радиоизлучения собственно и у наблюдавшихся солнцеподобных звезд, стационарного в среднем за время наблюдений и вспышечного в отдельных сеансах.

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 La_0.7Sr_0.3MnO₃ 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.

Пушкарев В.В., Майорова Е.К., Верходанов О.В. «Спектральные свойства пиков фонового сигнала на средних и высоких мультиполях» Астрофизический бюллетень, 74, № 4, с. 359-370 (2019)

Рассматриваются спектральные свойства неоднородностей космического микроволнового фона. Исследуются спектры неоднородностей в диапазоне частот от 30 до 217 ГГц по данным многочастотных карт космической миссии Planck со сглаживанием на разных угловых размерах. По данным зависимости термодинамической температуры от частоты показано, что карта на частоте 70 ГГц имеет распределение сигнала, отличающееся от данных на других частотах в зависимости от окна сглаживания. На 70 ГГц в спектре присутствует пик, наиболее сильно проявляющийся на картах без сглаживания. В спектрах неоднородностей, представленных зависимостью плотности потока от частоты, для данных на высоких мультиполях (l>200, τ<30”) обнаружено отличное от низких мультиполей (l<200) поведение сигнала, которое демонстрирует монотонно растущий спектр с увеличением частоты от 30 до 217 ГГц.

Юнгельсон Л.Р., Пьерсанти Л., Торнамбе А., Кристало С. «Термоядерные вспышки звезд AM CVn» Научные труды Института астрономии РАН, № 4, с. 214-220 (2019)

Рассмотрена начальная стадия эволюции звезд типа AM CVn с донорами – белыми карликами (БК), сопровождающаяся термоядерными вспышками в слое аккрецированного He. Показано, что аккреция не приводит к детонации Не и аккреторы в системах AM CVn завершают эволюцию как массивные БК. Впервые показано, что в ходе вспышек возможен синтез богатых нейтронами изотопов, инициированный реакцией ²²Ne(α, n)²⁵Mg.

Конопацкая И.И., Миронов М.А., Пятаков П.А., Фатеев В.О. «Эффект горения полимера "Юнисил" в поле интенсивного ультразвука» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 82-83 (2019). 106 с.

При исследовании воздействия фокусированного ультразвука высокой интенсивности на полимерные компаунды типа "Юнисил" визуально наблюдалось изменение внутренней структуры полимера, сопровождавшееся свечением, постепенно переходящим во внутреннее горение. При дальнейшем воздействии происходил механический пробой толщи образца. При определенных условиях внутреннее горение превращалось во внешнее и наблюдалось в виде факела.

Миронов М.А., Пятаков П.А., Шуляпов С.А. «Влияние реверберации на разрешающую способность корреляционного метода определения местоположения источника акустической эмиссии» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 93 (2019). 106 с.

Корреляционный метод определения местоположения источника акустической эмиссии состоит в сравнении исходного принимаемого эмиссионного сигнала с сигналами, создаваемыми искусственными ударами в различных точках объекта. Чем ближе координаты удара к координатам источника эмиссии, тем больше взаимная корреляция между эмиссионным сигналом и сигналом от удара. Этот эффект уверенно наблюдается экспериментально. Коэффициент корреляции слабо зависит от природы источника эмиссии (растущая трещина или, например, удар молоточком). Существенным является лишь кратковременность воздействия. Это условие необходимо, но недостаточно для эффективного использования. Очевидно, что точность определения местоположение зависит еще от резкости и глубины спада коэффициента корреляции при удалении точки приложения зондирующего воздействия от места локализации искомого источника эмиссии. На зависимость коэффициента корреляции от расстояния зонда до источника эмиссии влияет размер, структура и материал объекта. В работе проведено исследование влияния длительности анализируемых сигналов, определяемой количеством учитываемых реверберационных откликов, на пространственное распределение коэффициента взаимной корреляции (КК). Функция КК непосредственно определяет разрешающую способность метода. Эксперименты выполнены на образцах из стали (размеры плиты 800×400×11 мм³) и композитного материала (размеры плиты 1000×500×7,5 мм³). Диапазон частот преобразователя сигналов акустической эмиссии 120–160 кГц. Показано, что уменьшение длительности анализируемого сигнала в образце из стали от 30 мс вплоть до 6 мс не приводят к заметным изменениям в пространственных зависимостях КК. Существенные изменения, ухудшающие разрешающую способность метода, возникают при дальнейшем уменьшении длительности анализируемого сигнала, когда его пространственная протяженность становится сравнима по величине с несколькими характерными размерами объекта. Реверберацию можно рассматривать как появление дополнительных источников (мнимых источников) и суперпозицию сигналов, ими излучаемых, с первичным импульсом. Такое представление указывает на возможность создания "искусственной реверберации" с целью увеличения разрешающей способности корреляционного метода в условиях сильного поглощения (рассеяния) ультразвука или в случае, когда необходимо использовать короткий обрезанный импульс. Предложено осуществить "искусственную реверберацию" с помощью многоканального приема. При этом анализируемый сигнал формируется в виде последовательно расположенных сигналов, принятых по отдельным каналам. Эта последовательность сигналов в определенном смысле имитирует эффект реверберации. Экспериментально на образце из сильно поглощающего композитного материала осуществлена "искусственная реверберация" и показано значительное увеличение, в данном случае более чем в 4 раза, разрешающей способности корреляционного метода. На частоте 130 кГц разрешающая способность по уровню 0,7 составила ∼2 мм, что существенно меньше длины волны на этой частоте. Ключевые слова: корреляционный метод, реверберация

Конопацкая И.И., Пятаков П.А., Свадковский А.Н., Шуляпов С.А. «Автоматизированная система для измерения акустических полей излучателей мегагерцового диапазона частот в жидкости» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 33 (2019). 106 с.

При решении широкого круга прикладных задач постоянно возникают проблемы экспериментального измерения акустических полей излучателей ультразвука (УЗ) мегагерцового диапазона частот в воде. Во-первых, это необходимо для предсказания или объяснения результатов воздействия поля таких излучателей на вещество, например, на биологические ткани, если данные излучатели предназначены для использования в медицине или биологии. Во-вторых, сопоставление данных измерения акустического поля конкретного излучателя с результатами расчета позволяет подтвердить (или опровергнуть) верность выбранной теоретической модели, используемой для расчета проектируемых акустических систем, поскольку существует определенная сложность учета в расчетах эффектов неоднородности пластин излучателей, концевых эффектов закрепления пластин в корпусе и т.д. Проведение подобных измерений вручную требует существенных временных затрат, но не обеспечивает достаточные точность и детализацию измеряемого поля, поэтому важной задачей является автоматизация процесса измерений. Создана система автоматизированного измерения акустических полей в диапазоне частот 10 кГц–5 МГц, распространяющихся в жидкой среде. Поле давлений измеряется гидрофоном, перемещающимся относительно неподвижного излучателя, посредством устройства на основе трёхкоординатного станка PureLogic. При сканировании гидрофон движется с постоянной скоростью. Механическая точность позиционирования гидрофона составляет 0.1мм. Низкоуровневое управление перемещением гидрофона и контроль текущих координат осуществляется платой на базе микроконтроллера Arduino UNO. Электрический сигнал с гидрофона (после аналоговой фильтрации и усиления) регистрируется цифровым осциллографом. Возбуждающий сигнал c генератора на излучатель подается в импульсном режиме, чтобы избежать искажений поля в следствие переотражения от стенок бассейна. Генератор также осуществляет тактирование измерительной системы. Общее управление процессом измерения, а также обработку полученных данных, осуществляет программа, разработанная в среде LabView. Реализованная система, при сравнительно невысокой стоимости, обеспечивает высокие скорость, детализацию и повторяемость проводимых измерений. Кроме того, у пользователя есть возможность задания произвольной траектории сканирования, что обеспечивает гибкость в случае измерения сложной структуры поля. Ключевые слова: автоматизация, измерение гидроакустических полей

Конопацкая И.И., Миронов М.А., Пятаков П.А., Фатеев В.О. «Особенности акустического фонтана в жидкой слоистой среде» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 82 (2019). 106 с.

Представлено экспериментальное исследование акустического фонтана, индуцированного с помощью сферического фокусирующего излучателя, в жидкой слоистой среде – слой нефти на поверхности воды. Установлено наличие порогового значения толщины приповерхностного слоя, при которой сформировавшаяся струя фонтана становится однородной по составу со 100% содержанием нефти. Получены зависимости процентного соотношения фракций в зависимости от толщины приповерхностного слоя и от величины акустической мощности.

Жвания И.А., Конопацкая И.И., Миронов М.А., Пятаков П.А. «Акустическое течение, возбуждаемое фокусированным ультразвуком» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 84 (2019). 106 с.

Представлены результаты экспериментального исследования акустического течения, возбуждаемого в воде ультразвуковым фокусированным пучком. Фокусное расстояние излучателя с рабочей частотой 0.92 МГц равно 70 мм, диаметр фокального пятна при этом составляет 4.3 мм. Исследование проводилось в стеклянном заглушенном с торца бассейне, заполненном водой, размеры которого намного превышали длину волны ультразвука, что позволяло смоделировать течение в бесконечной среде. Измерение скорости установившегося течения производилось методом лазерной доплеровской анемометрии с одновременным измерением гидрофоном акустического давления в пучке, возбуждающем течение. Исследовался характер структуры течения вдоль оси акустического пучка, как в свободном потоке, так и при наличии экрана, поставленного поперек пучка, а также поперечные профили течения. Максимальное значение зафиксированной скорости составляло ∼5 см/сек. Основным результатом является полученная линейная зависимость скорости течения от электрического напряжения, подаваемого на излучатель (в пределах общей акустической мощности до 4.8 Ватт). Ключевые: фокусированный ультразвук, акустическое течение, лазерная доплеровская анемометрия

Пятницкий Л.Н. «Распространение пламени и акустика» Физика горения и взрыва, 55, № 6, с. 3-13 (2019)

Сильное воздействие акустических волн на структуру и форму пламени горелки было обнаружено Рэлеем. Данная работа посвящена роли акустических волн при распространении пламени в трубе. Пламя эмитирует акустические волны, создающие течение в трубе. Течение, ограниченное стенками, испытывает трение, а также дифракционную расходимость, будучи по сути дела волновым пучком. В результате возникают вторичные волны, волны возмущений течения. Они приводят к образованию ячеистой структуры пламени, а при большой скорости пламя становится турбулентным. Все эти процессы играют решающую роль при переходе дефлаграции в детонацию в трубах. Эмиссия пламенем акустических волн отвечает также за образование сферической детонации. Интерпретировать спиновую и пульсирующую детонацию можно на той же основе.