Легуша А.А., Попов Ю.Н. «Поглощение акустической волны в волноводе с импедансными граничными условиями» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 2, с. 113-121 (2020)

Объект и цель научной работы. Исследование закономерностей изменения акустического импульса при его распространении в ограниченных средах является одной из фундаментальных задач акустики, позволяющих ставить и решать обратную задачу об определении диссипативных и резонансных свойств данных сред. В работе исследовались физические процессы, происходящие при распространении импульса в цилиндрическом волноводе с жесткими стенками. Материалы и методы. Для анализа механизма диссипации были проведены экспериментальные исследования распространения импульса в гидроакустической трубе, с помощью аналитических методов выполнено теоретическое описание полученных результатов. Моделирование распространяющегося импульса в конечно-элементной модели волновода использовалось для подтверждения теоретических оценок и эксперимента. Основные результаты. Проведены экспериментальные исследования физических процессов при распространении акустического импульса в ограниченном пространстве цилиндрического волновода, ограниченного стенками, по характеристикам близкими к абсолютно жестким. Данные показали возможность контроля изменения фазовой скорости, амплитуды и формы сигнала, что позволило с достаточной степенью точности количественно оценить величину импеданса внутренних стенок волновода и диссипацию акустической энергии. Проведенный расчет на численной модели с учетом полученных теоретически количественных оценок величин диссипации и значения импеданса внутренней поверхности волновода показал хорошее соответствие между модельными и экспериментальными характеристиками изменения распространяющегося импульса. Заключение. В работах, посвященных описанию распространения акустических волн в волноводах, вопросы, посвященные диссипации энергии, как правило, не рассматриваются, особенно в тех случаях, когда она слабо влияет на результат измерений. Теоретическая ценность проведенных исследований заключается в количественной оценке диссипации энергии волны по параметрам, которые в эксперименте могут быть определены с достаточной точностью: фазовая скорость, форма импульса. Дальнейшее повышение точности экспериментальных данных, прежде всего в широком частотном диапазоне, позволит усовершенствовать теоретическую модель диссипации за счет учета механизма неоднородных вязких и тепловых волн вблизи внутренней поверхности волновода. Практическое значение исследований заключается в повышении достоверности экспериментальных данных и развитии физико-математических моделей поглощения подводного звука за счет вынужденного переменного потока с высокотрансформированной скоростью вязкой жидкости в тонком поверхностном слое вблизи упругой стенки.