Задорожний В.Г., Семенов М.Е., Сельвесюк Н.И., Ульшин И.И., Ножкин В.С. «Статистические характеристики решений системы стохастической модели переноса» Математическое моделирование, 32, № 5, с. 21-43 (2020)

Предлагается стохастическая модель переноса, формализуемая с помощью дифференциальных уравнений со случайными параметрами. Получены явные выражения для математического ожидания и второй моментной функции решения соответствующих уравнений. Определена оценка степени влияния случайных факторов на систему в случае замены случайного коэффициента уравнения его математическим ожиданием. Приведен пример, демонстрирующий эффективность предлагаемого подхода в случае гауссова распределения случайных коэффициентов, позволяющий определить математическое ожидание и вторую моментную функцию в рамках модельных представлений. В качестве приложения рассматривается модель переноса тепла и влаги в приземном слое атмосферы.

Богачёв С.А., Ерхова Н.Ф., Перцов А.А., Ульянов А.С. «О птическая камера для наблюдения космических объектов с использованием аппаратов типа "Кубсат"» Космонавтика и ракетостроение, № 1, с. 98-107 (2020)

Рассматривается вопрос о возможности решения задач, касающихся наблюдения космических объектов в оптическом диапазоне с помощью научной аппаратуры, размеры и иные характеристики которой позволяют её установку на малоразмерных космических аппаратах типа «Кубсат». Представляется проект камеры с перечнем сопутствующих служебных систем для размещения в аппарате стандарта 3 U. Приводятся результаты оптического расчёта. В качестве примера использования камеры оценивается возможность наблюдения с её помощью движущихся космических объектов, видимых в отражённом солнечном свете.

Усов Э.В., Ульянов В.Н., Бутов А.А., Чухно В.И., Лыхин П.А. «Моделирование многофазных течений углеводородов в газоконденсатных и нефтяных скважинах» Математическое моделирование, 32, № 4, с. 131-144 (2020)

Для анализа процессов, происходящих в многофазном потоке в скважине во время добычи углеводородов, были разработаны физические и численные модели. Представлено детальное описание системы уравнений, ее численной реализации, способов расчета свойств флюида и фазовых переходов в нем, а также замыкающих соотношений для расчета трения и теплообмена в двухфазном потоке. Реализованные модели позволяют моделировать как стационарное распределение параметров по стволу скважины во время добычи, так и нестационарные процессы, реализующиеся, например, при изменении частоты вращения вала насоса во время добычи нефти. Разработанные подходы были внедрены в программное средство DataFlow для анализа гидродинамики многофазных течений углеводородов с учетом теплообмена с породами, окружающими скважину, и фазовых переходов во флюиде. С использованием программного пакета были проведены тестовые расчеты, демонстрирующие работоспособность предложенных и реализованных моделей.

Рубина Л.И., Ульянов О.Н. «О течениях типа двойной волны» Сибирский математический журнал, 60, № 4, с. 859-843 (2019)

Рассматриваются уравнение потенциальных двойных волн и система уравнений пространственных двойных волн. В классе решений типа кратных волн проведена редукция этих уравнений к ОДУ и системе ОДУ соответственно. Найдены некоторые точные решения. Получены формулы для линий примыкания соответствующих двойных волн к простой волне. Показано, что в окрестности любой точки в плоскости автомодельных переменных существует течение типа потенциальной двойной волны специального вида. Построено течение типа пространственной двойной волны в окрестности заданного гладкого тела.

Родионов А.Ю., Унру П.П., Кулик С.Ю., Голов А.А. «Оценки применения многочастотных сигналов с постоянной огибающей в гидроакустических системах связи» Подводные исследования и робототехника, № 3, с. 30-38 (2019)

Для организации гидроакустической связи с подводными подвижными объектами в настоящее время активно используются все более сложные методы сигнальной обработки. В данном исследовании представляется метод, основанный на формировании многочастотных сигналов (OFDM) с постоянной огибающей. Рассмотрен режим с применением точной кадровой синхронизации многочастотных символов OFDM-FM с QPSK манипуляцией поднесущих, а также режимы с коэффициентами расширения спектра FM сигнала, равные 2, 4 и 10. По результатам численных экспериментов в условиях гауссовского шума без дополнительного помехоустойчивого кодирования получены значения вероятности ошибки приема от 0,15 до 10^–3 для многолучевых откликов, типичных для гидроакустических каналов связи. Проведены эксперименты с OFDM-FM-QPSK на дистанции 25 км при использовании низкочастотной (400 Гц) гидроакустической аппаратуры. Получены импульсные и частотные характеристики линии связи и значения BER при различном коэффициенте расширения спектра OFDM-FM-QPSK сигнала.

Усов Э.В., Ульянов В.Н., Бутов А.А., Чухно В.И., Лыхин П.А. «Моделирование многофазных течений углеводородов в газоконденсатных и нефтяных скважинах» Математическое моделирование, 32, № 4, с. 131-144 (2020)

Для анализа процессов, происходящих в многофазном потоке в скважине во время добычи углеводородов, были разработаны физические и численные модели. Представлено детальное описание системы уравнений, ее численной реализации, способов расчета свойств флюида и фазовых переходов в нем, а также замыкающих соотношений для расчета трения и теплообмена в двухфазном потоке. Реализованные модели позволяют моделировать как стационарное распределение параметров по стволу скважины во время добычи, так и нестационарные процессы, реализующиеся, например, при изменении частоты вращения вала насоса во время добычи нефти. Разработанные подходы были внедрены в программное средство DataFlow для анализа гидродинамики многофазных течений углеводородов с учетом теплообмена с породами, окружающими скважину, и фазовых переходов во флюиде. С использованием программного пакета были проведены тестовые расчеты, демонстрирующие работоспособность предложенных и реализованных моделей.

Пантелеев И.А., Коваленко Ю.Ф., Сидорин Ю.В., Зайцев А.В., Карев В.И., Устинов К.Б., Шевцов Н.И. «Эволюция поврежденности при сложном неравнокомпонентном сжатии песчаника по данным акустической эмиссии» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 22, № 4, с. 56-63 (2019)

Проведено экспериментальное исследование процесса накопления повреждений при сложном (непропорциональном) неравнокомпонентном сжатии песчаника на испытательной системе трехосного независимого нагружения с in situ регистрацией дискретных импульсов акустической эмиссии на нагружающей плите и свободной от напряжения грани кубических образцов. Проведен сравнительный анализ данных акустической эмиссии, зарегистрированных на образцах и плите, который позволил установить качественное соответствие изменения интегрального (суммарный счет) и дифференциального (активность акустической эмиссии) параметров в процессе деформирования песчаника. По результатам проведенного частотного анализа волновых форм зарегистрированных импульсов акустической эмиссии установлено, что импульсы от датчиков, зафиксированных на нагружающей плите испытательной системы трехосного независимого нагружения, являются более низкочастотными по сравнению с импульсами датчиков, закрепленных непосредственно на образце. Выявленные отличия являются следствием различия акустических импедансов образцов и плиты, определяются дисперсией, рассеиванием и ослаблением сигнала в процессе его распространения в системе «повреждаемый образец - плита». Установлено, что формирование полос локализованной деформации, фрагментация и появление макродефекта сопровождаются активизацией акустической эмиссии и изменением ее частотного состава. Проведенные эксперименты показали принципиальную возможность регистрации акустической эмиссии при закреплении датчика на одной из нагружающих плит испытательной системы трехосного независимого нагружения и возможность измерения акустической эмиссии при истинно трехосном неравнокомпонентном сжатии. Размещение датчика на плите позволило регистрировать сигналы акустической эмиссии на этапах локализации, фрагментации и роста макродефекта, когда наблюдается существенное нарушение сплошности образца. Это позволяет получать информацию о характере эволюции повреждений на стадии деформационного разупрочнения, проводить экспериментальные исследования процесса накопления повреждений при трехосном пропорциональном и непропорциональном деформировании горных пород.

Антипов М.В., Юртов И.В., Утенков А.А., Федосеев А.В., Огородников В.А., Михайлов А.Л. «Особенности работы пьезоэлектрических датчиков при линейном нарастании давления» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 157, № 4, с. 617-623 (2020)

Электрическая реакция и процессы, происходящие в пьезоэлементах, подвергающихся воздействию импульсного давления, обычно описываются для двух крайних случаев: когда время изменения давления гораздо больше времени пробега звуковой волны через пьезоэлемент, при этом давление во всем пьезоэлементе можно считать одинаковым, - режим тонкого датчика, и при нагружении ударной волной прямоугольной формы, когда фронт ударной волны разделяет пьезоэлемент на сжатую и несжатую зоны, – режим толстого датчика. В первом случае напряжение на пьезоэлементе и возникающие в нем электрические поля прямо зависят от подключаемой электрической нагрузки, а выделяемый заряд пропорционален прикладываемому давлению (в линейной области). Во втором случае генерируемый пьезоэлементом ток пропорционален давлению ударно-волнового нагружения, а поля в объеме пьезоэлемента возникают даже в случае короткого замыкания его электродов. В данной работе рассмотрен случай электрической реакции пьезоэлектриков на воздействие давления, значительно изменяющегося за время, соизмеримое со временем пробега звуковой волны по пьезоэлементу. Такая ситуация возникает, например, когда на пьезодатчик налетает высокоскоростной поток частиц, образующийся при выходе ударной волны на свободную поверхность металлической пластины (пыление) [e20049-1,e20049-2,e20049-3,e20049-4]. Расчеты, проведенные в рамках разработанной математической модели, показали, что при нарастающем давлении на пьезоэлемент в его объеме возникают неоднородные по толщине пьезоэлемента электрические поля, величины которых зависят от скорости нарастания давления, а выделяемый электрический заряд пропорционален среднему давлению в пьезоэлементе. При определенных условиях эти поля могут достигать значений, приводящих к возникновению пробойных явлений в пьезоэлементе и к искажению генерируемых сигналов. Приведены экспериментально наблюдавшиеся случаи проявления пробойных эффектов при воздействии на пьезоэлементы быстро нараставших давлений. DOI: 10.31857/S0044451020040045