Бражкин В.В. «Иерархия времен установления распределения Гиббса» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 495, № 1, с. 5-8 (2020)

Показано, что существует три характерных масштаба времен установления термодинамического равновесия: время термализации системы; время установления однородной температуры в системе после контакта с термостатом и, наконец, время установления полной эргодичности в системе. Первое время определяется столкновениями частиц (во флюидах) или многофононными процессами (в конденсированных средах) и лежит в интервале от десятков пикосекунд (в плотных флюидах) до микросекунд (в чистых кристаллах при низких температурах). Второе время определяется температуропроводностью и размерами системы и для образцов миллиметровых размеров составляет секунды. Третье время определяется скоростями диффузии частиц и может варьироваться в пределах от сотен пикосекунд (в газах и жидкостях) до астрономических времен (в твердых телах при низких температурах). Обсуждается понятие эргодичности применительно к кристаллам и стеклам.

Васильев Б.П., Пугачев С.И., Разрезова К.В., Чижов Г.В. «Исследование процесса излучения звука в жидкую среду термоакустическими источниками» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 12-16 (2020)

Термоакустические источники звука – термофоны относятся к классу широкополосных нерезонансных безынерционных источников звука. Применение пленочных термофонов открывают широкие возможности их практического использования для решения задач физической и технической акустики. В основу работы термофона положен термоакустический эффект. Излучение звуковой волны от твердой поверхности с периодически колеблющейся температурой происходит за счет возникновения в пристеночном слое жидкости неоднородной тепловой волны. Проведен анализ условий формирования неоднородной тепловой волны вблизи поверхности твердого тела и генерации звука с удвоенной частотой. Основным направлением исследования является возможность использования термофонов в качестве излучателей звука в жидкую среду. В работе показано, что при излучении в жидкость возникают две волны давления от двух границ раздела активного элемента. Причем излучение от нижней границы (подложки) может значительно превышать излучение от верхней границы с жидкостью. Для проведения гидроакустических измерений в жидких средах необходимо разрабатывать специальные термофоны, гидроизолированные от проводящей жидкости, используя различные иммерсионные жидкости. В природе существует множество жидких диэлектриков. Это позволяет за счет подбора физических параметров регулировать интенсивность излучения звука термофоном.

Легуша Ф.Ф., Маслов В.Л., Попов Ю.Н., Чижов В.Ю. «Исследования взаимодействия акустической добавки к температуре среды со сферической полостью, взвешенной в жидкости» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 39-44 (2020)

Bсследуются процессы, возникающие при взаимодействии плоской звуковой волны, распространяющейся в безграничной вязкой и теплопроводной жидкости, в которой имеется неподвижная сферическая полость, заполненная газом. Предполагается, что полость имеет малые волновые размеры k₁R < < 1, где k₁ – волновое число в жидкости, R – радиус сферы. Кроме того, в объеме полости выполняется дополнительное условие 2δ_T2 < < R, где δ_T2 – толщина акустического пограничного слоя в газе. На высоких частотах в результате взаимодействия с поверхностью полости акустической добавки к температуре среды в объеме полости наблюдаются явления: диссипация акустической энергии за счёт возбуждения в газе, заполняющем сферу, сильно затухающей неоднородной тепловой волны; возбуждение в полости вторичной сходящейся сферической звуковой волны; возбуждение колебаний в объеме сферы и, как следствие этого, переизлучения сферической звуковой волны в окружающую среду. На низких частотах наблюдается дополнительный диссипативный процесс, возникающий за счёт теплообмена между звуковой волной и полостью, заполненной газами, имеющими конечное значение теплопроводности.

Легуша Ф.Ф., Никущенко Д.В., Попов Ю.Н., Рытов Е.Ю. «Механизм дополнительного излучения звука при взаимодействии бегущей звуковой волны с границей жидкость–газ» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 45-49 (2020)

Представлена задача о взаимодействии плоской звуковой волны, распространяющейся в жидкости, с бесконечной поверхностью, контактирующей с газообразной средой. Решение задачи получено с учётом акустической добавки к температуре среды. Показано, что в случае контакта вязких и теплопроводных сред возникает дополнительное излучение звука в газообразную среду. Это является следствием того, что при взаимодействии звуковой волны с поверхностью, на ней возникает переменное температурное поле, возбуждающее в газе неоднородную тепловую волну, которая за счёт термоакустического эффекта генерирует в газ вторичную звуковую волну. Амплитуда колебательной скорости вторичной волны u_2T растет пропорционально √f, где f – частота волны. В результате чего акустическая прозрачность поверхности жидкости увеличивается с ростом частоты. На частотах f>1,0 кГц уровень вторичного излучения на 40 дБ превышает уровень акустического поля, создаваемого прошедшей волной. На частотах f<5,0 кГц уровень вторичного излучения на 20 дБ ниже уровня звуковой волны, падающей на границу раздела сред. Уровни дополнительного излучения достаточны для экспериментального обнаружения вторичных волн.

Марфин Е.А., Абдрашитов А.А. «Влияние ультразвукового воздействия на температурные зависимости вязкости масел» Труды Всероссийской акустической конференции. Санкт-Петербург. 21–25 сентября 2020 г., с. 163-170 (2020)

Работа посвящена изучению воздействия упругими колебаниями на вязкие жидкости. Исследовано влияние ультразвукового воздействия на вязкость минерального масла с различным содержанием парафина и битума. Сравнивались значения вязкости обработанного ультразвуком и необработанного флюида при одинаковых температурах. Воздействие осуществлялось на частоте 22 кГц с различной продолжительностью по времени. Экспериментальные исследования проводились с использованием вибрационного вискозиметра SV 10. Наибольший эффект снижения вязкости наблюдался при 25% содержании битума. Продолжительные непрерывные измерения на вибрационном вискозиметре выявили, что после прекращения воздействия вязкость жидкостей восстанавливается и в некоторых случаях становится выше первоначальных значений. Полученные результаты могут быть использованы при выборе режимов акустического воздействия на нефть для более эффективного снижения затрат на ее добычу и транспортировку

Суржиков С.Т. «Расчетный анализ экспериментальных данных по аэротермодинамике гиперзвукового аппарата HIFIRE-I» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 495, № 1, с. 68-72 (2020)

Представлены результаты численного моделирования экспериментальных данных по тепловому и силовому воздействию на экспериментальный гиперзвуковой летательный аппарат HIFiRE-1 при скорости полета М=6.58 и 7.16. Расчеты выполнены с использованием авторского компьютерного кода, в котором реализована конечно-разностная технология интегрирования системы усредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса на многоблочных структурированных сетках с использованием двух алгебраических моделей турбулентности. Учет ламинарно-турбулентного перехода и турбулентного характера течения вблизи кормовой юбки летательного аппарата HIFiRE-1 позволил получить хорошее согласие с экспериментальными данными.