Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

10.06 Структурная акустика и вибрации

 

Кузнецов А.В., Иголкин А.А., Сафин А.И., Пантюшин А.О. «Математическая модель акустических характеристик пенополиуретана, применяемого для звукопоглощения в ракетно-космической технике» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 19, № 3, с. 53-62 (2021)

При решении задачи снижения акустической нагрузки на космический аппарат при старте и полёте ракеты-носителя проводится конечно-элементное моделирование акустических процессов под головным обтекателем. Для успешного решения этой задачи необходима математическая модель акустических характеристик материала, применяемого для увеличения звукоизоляции. Существующие математические модели акустических характеристик материалов не подходят для рассматриваемого материала, который может применяться в ракетно-космической технике для увеличения звукоизоляции сборочно-защитного блока. Для получения коэффициента звукопоглощения материала используется метод измерения в импедансной трубе с двумя микрофонами. С помощью метода дифференциальной эволюции подбираются коэффициенты математической модели акустических характеристик типа Делани–Бэзли для указанного материала. Проведено сравнение коэффициента звукопоглощения, полученного экспериментальным путём и вычисленного с помощью полученной модели, и показана средняя и максимальная величина ошибки. Полученная модель позволит проводить конечно-элементное моделирование акустических и виброакустических процессов под головным обтекателем с учётом расположения звукопоглощающего материала.

Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 19, № 3, с. 53-62 (2021) | Рубрики: 06.03 10.06 10.08

 

Кочетков Ю.М. «Турбулентность. постановка и определение акустических параметров задачи о ВЧ-устойчивости» Двигатель, № 2, с. 12-14 (2019)

Получена прямая зависимость собственной частоты автоколебаний (ВЧ+неустойчивости) от характеристик турбулентного потока. Показано, что в ламинарных потоках автоколебания возникнуть не могут, так как отсутствует главная причина + пространственная циклика. Получены соотношения основных параметров колебаний в вязкоупругом контуре внутри камеры сгорания ЖРД в зависимости от газодинамических параметров (собственная частота, декремент затухания, время релаксации и добротность).

Двигатель, № 2, с. 12-14 (2019) | Рубрики: 08.14 10.06

 

Бурова А.Ю., Кочетков Ю.М. «Контроль уровня вибраций цифровым и методами многоступенчатого дискретного преобразования фурье при работе ракетного двигателя» Двигатель, № 6, с. 19 (2019)

Рассмотрены вопросы, связанные с надёжностью двигательных установок ракет. Описаны принципы оценки уровня вибраций ракетного двигателя цифровыми методами многоступенчатого дискретного преобразования Фурье. Приведены формулы такого преобразования разностными цифровыми фильтрами.

Двигатель, № 6, с. 19 (2019) | Рубрики: 08.14 10.06

 

Овчинников В.В., Петров Ю.В., Филимонов С.В. «Расчет аэроупругих характеристик крыла при колебаниях в дозвуковом потоке методом дискретных особенностей» Деформация и разрушение материалов, № 3, с. 21-29 (2020)

DOI: 10.31044/1814-4632-2020-3-21-29 Рассмотрена задача определения суммарных и обобщенных аэродинамических сил для крыла самолета при колебаниях в сжимаемом потоке с учетом реальных частот его собственных колебаний. Обоснована необходимость разработки оперативных численных методов решения поставленной задачи, которая приводится к краевой задаче типа Неймана для скалярного уравнения Гельмгольца. Приведены результаты численных расчетов для крыла самолета Як-130. Ключевые слова: аэроупругость, математическая модель, поток сжимаемого газа, метод дискретных вихрей, аэроупругие характеристики крыла

Деформация и разрушение материалов, № 3, с. 21-29 (2020) | Рубрики: 08.14 08.15 10.06

 

Шардаков И.Н., Глот И.О., Шестаков А.П., Собянин К.В., Губский Д.В. «Параметрический анализ взаимосвязи угловых и поступательных колебаний виброчувствительных систем.» Вычислительная механика сплошных сред, 12, № 4, с. 446-454 (2019)

Современные радиотехнические комплексы, электронно-вычислительная аппаратура и навигационное оборудование, размещаемые на подвижных объектах (летательных аппаратах, кораблях, автомобилях и другом), в процессе эксплуатации могут испытывать значительные импульсные и вибрационные механические воздействия – удары, вибрации, линейные перегрузки, акустические шумы. Эти воздействия способны искажать параметры электрических сигналов, вносить дополнительные погрешности в показания приборов и даже приводить к разрушению элементов аппаратуры. Поэтому возникает необходимость в минимизации нежелательных движений этих устройств. Одним из эффективных способов решения проблемы является организация их пассивной виброзащиты, связанной с использованием инерционных, упругих, диссипативных и других пассивных элементов. В данной статье объектом исследования служит блок электронных устройств, закрепленный с помощью системы из четырех демпферов на несущей конструкции, которая подвергается поступательному вибрационному воздействию по трем взаимно ортогональным направлениям. Вследствие этого в демпфируемом блоке возбуждаются угловые колебания. Математическое моделирование реакции блока на внешние силовые факторы осуществляется в рамках классической теории динамики твердого тела. Выполнена серия численных экспериментов по определению отклика кинематических характеристик демпфируемого блока на внешнее периодическое воздействие при различных значениях коэффициентов жесткости и коэффициентов диссипации демпферов и разном положении центра масс системы. Показано, что отклонение центра масс от положения центра жесткости, а также изменение жесткостных и диссипативных характеристик демпферов в пределах статистического разброса их значений вызывают значительное увеличение угловых колебаний демпфируемого блока.

Вычислительная механика сплошных сред, 12, № 4, с. 446-454 (2019) | Рубрика: 10.06

 

Кочетков Ю.М., Бурова А.Ю. «Газодинамические причины возникновения вибраций в турбонасосных агрегатах» Вестник Московского авиационного института, 28, № 3, с. 54-62 (2021)

Рассмотрены вопросы, связанные с исследованием дополнительной возможности повышения качества мощных энергодвигательных установок. Цель исследования – постановка задачи прогноза высокочастотной неустойчивости таких установок на примере турбонасосного агрегата жидкостного ракетного двигателя, определение параметров неустойчивости в этом узле и требуемого соотношения параметров турбулентного газового поля, а также формализация условия автоматического контроля вибраций цифровыми методами многоступенчатого дискретного преобразования Фурье без выполнения аппаратно затратных операций умножения. Определены параметры неустойчивости и требуемое соотношение параметров турбулентного газового поля. Описаны принципы диагностики вибраций жидкостных ракетных двигателей на примере турбонасосного агрегата цифровыми методами многоступенчатого дискретного преобразования Фурье. Приведены формулы этого преобразования разностными цифровыми фильтрами.

Вестник Московского авиационного института, 28, № 3, с. 54-62 (2021) | Рубрика: 10.06

 

Вин К.К., Темнов А.Н. «Теоретическое исследование эффектов колебаний двух несмешивающихся жидкостей в ограниченном объёме» Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, № 69, с. 97-113 (2020)

DOI: 10.17223/19988621/69/8 Исследованы нелинейные колебания двухслойной жидкости, полностью заполняющей ограниченный объём. Используя две основные несимметричные гармоники, возбуждаемые в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, исследованы дифференциальные уравнения нелинейных колебаний поверхности раздела двухслойной жидкости. В результате построены области неустойчивости вынужденных колебаний двухслойной жидкости в цилиндрическом баке, а также области параметрического возбуждения для различных соотношений плотностей жидкостей. Для построения областей неустойчивостей при приближенном решении нелинейных дифференциальных уравнений использован метод Бубнова–Галеркина.

Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, № 69, с. 97-113 (2020) | Рубрики: 04.01 05.14 10.06

 

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю. «Оценка пространственной разрешающей способности при акустических исследованиях грунтов» Вычислительная механика сплошных сред, 13, № 1, с. 23-33 (2020)

Выведены расчетные соотношения, позволяющие проанализировать возможность обнаружения локальных неоднородностей при акустическом исследовании грунтовой толщи методом отраженных волн. Амплитудное значение суммарного отклика на выходе приемной антенны представляется в виде двумерного рельефа – функции двух аргументов: времени задержки обратно отраженного импульсного эхо-сигнала и смещения центра апертуры при пространственном сканировании относительно места предполагаемой локализации неоднородности. На основе графического представления суммарного отклика приемной антенны в виде двумерного пространственно-временного рельефа демонстрируется реализуемость предлагаемого метода обнаружения локальных неоднородностей в зондируемой среде. Иллюстрации результатов моделирования наглядно показывают, что данный подход способствует получению информации о фактическом профиле или характере горизонтального пространственного распределения аномалии. Путем математического и численного моделирования анализируется влияние длительности зондирующего импульса и апертуры приемной антенны, габаритов и глубины залегания локальной неоднородности, а также фактора диссипации при распространении сейсмоакустических волн на разрешающую способность при зондировании и удаленной диагностике параметров неоднородности. Областью применения разработанной методики является инженерная сейсморазведка карстовых полостей, брекчий, каверн и других видов локальных неоднородностей.

Вычислительная механика сплошных сред, 13, № 1, с. 23-33 (2020) | Рубрики: 04.05 04.06 10.01 10.06

 

Заславский Ю.М., Заславский В.Ю. «Анализ сейсмических колебаний, возбуждаемых движущимся железнодорожным составом» Вычислительная механика сплошных сред, 14, № 1, с. 91-101 (2021)

Излагается теоретический анализ сейсмических колебаний, возбуждаемых быстро движущимся железнодорожным экспрессом. Исследуется возможность использования сейсмических колебаний техногенной природы, создаваемых самим транспортным средством, которые регистрируются сейсмической аппаратурой под путями и в их окрестностях, подверженных, например, карстовым явлениям, где риски аварийности повышены. Указаны основные физические механизмы возбуждения сейсмических волн, бегущих вдоль свободной поверхности и уходящих вглубь земной толщи. Основное внимание уделяется релеевским поверхностным волнам, доминирующим на малых и средних удалениях от пути на частотах до первых десятков герц. Выполнен расчёт спектра поверхностной релеевской волны, преобладающей в сейсмическом отклике, соответствующем указанной дистанции. Рассматриваются амплитудно-частотные характеристики и их зависимости от скорости движения нагрузки, перепада скорости распространения упругих волн в толще грунта. Графики спектра сейсмического волнового отклика демонстрируются при нескольких значениях скорости движения и параметров верхнего слоя претерпевшей осадку земляной толщи в виде рельефа на плоскости аргументов «частота-дистанция по перпендикуляру к направлению движения». Анализируется влияние частотной дисперсии скорости распространения поверхностных волн в слоистой структуре нижнего строения железнодорожного пути на спектр волнового отклика. Характерные особенности в рельефе, изображающем спектр в двухкоординатном представлении, расцениваются как информативные признаки, которые закладываются в алгоритмы мониторинга слоистой структуры грунта, а также в основу работы систем диагностики локальных аномалий, вызванных, например, карстовыми явлениями под магистралью.

Вычислительная механика сплошных сред, 14, № 1, с. 91-101 (2021) | Рубрики: 04.05 10.01 10.06

 

Бубнов Е.Я. «Теоретический расчет амплитудно-частотной характеристики механической колебательной системы "локальная неоднородность–грунт"» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 3-4, с. 145-148 (2020)

На основе разработанного на практике сейсмоакустического метода поиска приповерхностных локальных неоднородностей, проведено теоретическое исследование механической системы «неоднородность–грунт». Для адекватного описания физической модели вводится колебательная система, состоящая из двух парциальных систем: первая система образована локальной неоднородностью, упруго контактирующей с грунтом, а вторая система состоит из части грунта, расположенной над неоднородностью. Методом электромеханических аналогий вычислен амплитудный спектр колебаний поверхности грунта для полной системы. Проведено математическое моделирование спектральных характеристик колебаний грунта над неоднородностью при вариации параметров системы и выполнено сравнение с данными экспериментальных измерений.

Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 3-4, с. 145-148 (2020) | Рубрики: 04.11 10.06

 

Быстров Н.Д., Гимадиев А.Г. «Об использовании стендовых измерительных трубопроводов в качестве акустических нагрузок зондов пульсаций давления» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 7, № 1, с. 28-33 (2021)

При доводке ГТД на рабочие параметры с учетом пульсаций давления в тракте газогенератора применяются акустические зонды с выносом датчика из зоны с высокой температурой. Подводящий волновод, входящий в состав зонда, является акустически резонирующим элементом, значительно искажающим результат измерения. Среди разнообразных корректирующих элементов для акустических зондов на практике особая роль отводится не отражающим нагрузкам в виде длинных линий. Производственникам при стендовых испытаниях часто целесообразно применять помимо длинных линий конструкции, составленные из дюритовых шлангов с короткими отрезками металлических трубопроводов. В прилагаемом материале показаны результаты испытаний модельного зонда с несколькими видами таких согласованных нагрузок. Показана возможность такого решения для повышения точности измерения пульсаций давления в условиях повышенных температур.

Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 7, № 1, с. 28-33 (2021) | Рубрики: 04.14 10.06 14.02

 

Сундуков А.Е. «Обоснование выбора ширины фильтра при использовании спектра огибающей в вибродиагностике дефектов роторных машин» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 19, № 3, с. 100-108 (2020)

Показана определённая неоднозначность границы узкополосности случайных процессов, полученная разными авторами. Использование фильтров разной ширины при получении спектра огибающей затрудняет сопоставление полученных результатов по оценке глубины амплитудной модуляции в вибродиагностике дефектов роторных машин. Исследовались результаты полосовой фильтрации только шумового процесса, а также амплитудно-модулированного шума. Анализ результатов фильтрации широкополосного нормального случайного процесса с постоянной спектральной плотностью и представления ширины спектра полученных колебаний через спектральные моменты показал, что узкополосными следует считать процессы, выделенные фильтром не более 1/3 октавы. Моделирование по амплитуде широкополосного шума гармоническим процессом и оценка зависимости амплитуды модулирующей гармоники, глубины амплитудной модуляции, асимметрии и эксцесса и характеристик огибающей от ширины выделяющего фильтра позволила установить, что при использовании спектра огибающей следует применять относительную ширину фильтра в 30%.

Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 19, № 3, с. 100-108 (2020) | Рубрики: 04.15 10.05 10.06

 

Дмитриев В.С., Костюченко Т.Г., Миньков Л.Л., Дердиященко В.В., Панфилов Д.С. «Виброактивность малошумных вентиляторов» Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, № 68, с. 61-71 (2020)

DOI: 10.17223/19988621/68/6 Малошумный вентилятор как многопараметрическая электромеханическая система подвергается целому комплексу периодических механических воздействий: статических, динамических, электромагнитных, акустических. Представлено сравнение качества разработок малошумных вентиляторов в зависимости от выбранного типа сопротивления. Аналитически и практически показана эффективность демпфирования колебаний механической системы (малошумного вентилятора) в зависимости от вида применяемого момента сопротивления. Рассмотрены технически обоснованные направления совершенствования (модернизации) этих вентиляторов на основе аналитических и технических решений, обеспечивающих дальнейшее повышение качества малошумных вентиляторов.

Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, № 68, с. 61-71 (2020) | Рубрики: 04.15 10.01 10.05 10.06