Дементьев И.И., Шабанов В.А., Шабанова Н.С. «Подход к математическому моделированию пленочных анизотропных конструкций электроакустических преобразователей» Гидроакустика, № 51, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/SbGA51.pdf (2022)

Представлен новый подход к математическому моделированию анизотропных конструкций электроакустических преобразователей, предназначенных для использования в составе непрерывных нелинейных гидроакустических антенн с пленочными апертурами. Ключевые слова: непрерывная нелинейная гидроакустическая антенна с пленочной апертурой, электроакустический преобразователь, анизотропная конструкция, математическое моделирование.

Дементьев И.И., Шабанов В.А., Шабанова Н.С. «Подход к математическому моделированию пленочных анизотропных конструкций электроакустических преобразователей» Гидроакустика, № 51, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/SbGA51.pdf (2022)

Представлен новый подход к математическому моделированию анизотропных конструкций электроакустических преобразователей, предназначенных для использования в составе непрерывных нелинейных гидроакустических антенн с пленочными апертурами. Ключевые слова: непрерывная нелинейная гидроакустическая антенна с пленочной апертурой, электроакустический преобразователь, анизотропная конструкция, математическое моделирование.

Власов В.С., Плешев Д.А., Шавров В.Г., Щеглов В.И. «Нелинейное возбуждение гиперзвуковых колебаний в ферритовой пластине в условиях комбинированного воздействия на двух частотах. Часть 1. Резонанс на разностной частоте» Журнал радиоэлектроники, № 9, с. 3 (2021)

Рассмотрена задача о нелинейном возбуждении гиперзвуковых колебаний в ферритовой пластине в условиях комбинированного воздействия на двух частотах. В качестве предварительной задачи выполнено рассмотрение магнитных колебаний при двухчастотном возбуждении. Показана возможность описания вынужденных линейных колебаний на основе одного неоднородного линейного уравнения второго порядка с произвольным возбуждением. Получено аналитическое решение задачи о возбуждении осциллятора двумя сигналами, частоты которых отстоят вверх и вниз от центральной на одну и ту же частоту. Показана эквивалентность представления магнитных колебаний в линейном режиме и модельных колебаний на основе осциллятора. Установлено, что в общем случае колебания имеют вид биений, частота огибающей которых соответствует разности между частотами возбуждения. Рассмотрена полная постановка задачи о возбуждении нелинейных магнитоупругих колебаний в нормально намагниченной ферритовой пластине при двухчастотном воздействии. Установлено, что в условиях сильной нелинейности при соответствии собственного упругого резонанса пластины разностной частоте, возбуждаются интенсивные упругие колебания. Обнаружено нелинейное возбуждения интенсивных нерезонансных колебаний, имеющих место вплоть до случая большого упругого затухания. Показано, что нерезонансные колебания обусловлены именно двухчастотным характером возбуждения. Отмечено, что амплитуда нерезонансных колебаний при увеличении толщины пластины также увеличивается. При малом уровне возбуждения закон увеличения является линейным, при среднем - квадратичным, а при большом - снова приближается к линейному с насыщением и нестационарными скачками. Рассмотрен характер возбуждения в условиях резонанса на разностной частоте. Отмечено, что такой резонанс имеет ярко выраженный нелинейный характер, так как возникает только при достаточно высоком уровне возбуждения. Показано, что дальнейший рост амплитуды резонанса по мере увеличения уровня возбуждения происходит по закону, близкому к квадратичному, после чего при достижении возбуждением определенного уровня насыщается и далее остается постоянным. Отмечено определенное рассогласование проявления нелинейности по магнитной и упругой системам, для описания которого предложена эмпирическая квадратичная зависимость. Приведены некоторые замечания, касающиеся дальнейшего развития работы.

Власов В.С., Плешев Д.А., Шавров В.Г., Щеглов В.И. «Нелинейное возбуждение гиперзвуковых колебаний в ферритовой пластине в условиях комбинированного воздействия на двух частотах. Часть 2. Вариация постоянного поля» Журнал радиоэлектроники, № 10, с. 10 (2021)

Рассмотрена задача о нелинейном возбуждении гиперзвуковых колебаний в ферритовой пластине в условиях комбинированного воздействия на двух частотах. Толщина пластины выбрана таким образом, чтобы частота ее упругого резонанса соответствовала разности частот двух компонент переменного поля. Главное внимание уделено свойствам возбуждаемых упругих колебаний при изменении величины постоянного поля. Записана нелинейная система уравнений движения намагниченности и упругого смещения, для решения которой применен численный метод Рунге–Кутта. Результатом решения являются развертки колебаний по времени, зависимости амплитуды магнитных и упругих колебаний от поля, а также спектры колебаний в стационарных условиях после окончания процессов релаксации. Рассмотрено влияние величины постоянного магнитного поля на характер колебаний. Выполнено сравнение амплитудно-полевых характеристик магнитных и упругих колебаний в линейном и нелинейном режимах при толщинах пластины, соответствующих резонансу на центральной и разностной частотах. Показано, что при толщине, соответствующей резонансу на разностной частоте, характеристика имеет сильно изрезанную огибающую. Отмечено сильное разнообразие зависимостей характера упругих колебаний от поля. В условиях стабилизации, то есть после окончания релаксационных процессов установления, выявлены пять наиболее характерных режимов колебаний: режим №1 – малоамплитудный хаос; режим №2 – регулярные колебания; режим №3 – несимметричное удвоение периода; режим №4 – симметричное удвоение периода; режим №5 – нерегулярные биения. Для каждого из режимов получены развертки колебаний по времени и приведены соответствующие частотные спектры. Рассмотрено расположение режимов по величине постоянного поля при различных уровнях возбуждения. Отмечено, что область высокоамплитудных режимов (№2–№5) ограничена с обеих сторон областями малоамплитудного режима №1. Установлено, что внутри области существования высокоамплитудных режимов наиболее распространенным является обобщенный режим с удвоением периода, как сумма режимов №3 и №4, занимающий около 79%. Следующим по распространенности является режим №5 – нерегулярных биений, на долю которого приходится 13% области. Самым редким является режим №2 – регулярных колебаний, составляющий всего 8% от общего интервала. Отмечена крайне высокая критичность изрезанности зависимости амплитуды упругих колебаний от постоянного поля. Установлено, что структура амплитудно-полевой характеристики весьма критична к уровню возбуждения и толщине пластины, причем степень критичности достигает долей процента. Из сравнения расположения по полю магнитных и упругих характеристик установлено, что упругие характеристики в целом по полю сдвинуты вниз относительно магнитных. При этом низкополевой спад упругих характеристик приходится на такой же спад магнитных характеристик, а высокополевой спад упругих характеристик располагается несколько ниже значения поля, соответствующего ферромагнитному резонансу на центральной частоте. Установлено, что причиной смещения в этом случае является упругий резонанс пластины на разностной частоте. Построена карта режимов на плоскости «переменное поле–постоянное поле» в широком интервале изменения обеих переменных. Установлено, что по постоянному полю высокоамплитудные режимы на карте занимают «криволинейную трапецию», ось которой лежит вдоль координаты «переменное поле», а поперечная ширина вдоль координаты «постоянное поле» по мере увеличения переменного поля увеличивается. Установлено, что по обе стороны по постоянному полю от этой «трапеции» возбуждается низкоамплитудный режим №1 – «малоамплитудный хаос». Сердцевину трапеции составляет полоса, вытянутая вдоль координаты «переменное поле», занимаемая режимом №5 – «нерегулярными биениями». По обе стороны от этой полосы вплоть до границ «трапеции» возбуждаются режимы №3 и №4 – «удвоения периода». Рассмотрены причины и необходимые условия хаотического характера упругих колебаний. Установлено, что необходимым условием хаоса является возбуждение именно на двух частотах. Установлено, что сильно изрезанный скачкообразный характер зависимости амплитуды упругих колебаний от постоянного поля, имеет в качестве главной первопричины хаотический характер именно магнитных колебаний. Рассмотрен характер скачков зависимости амплитуды упругих колебаний от постоянного поля. Показано, что при двухчастотном возбуждении уменьшение шага приводит к сильному увеличению изрезанности характеристик. Отмечено, что такое поведение полевых зависимостей амплитуды тех и других колебаний говорит об их фрактальном характере. Приведены некоторые замечания относительно природы скачков. Отмечено, что скачки обусловлены нестационарным характером именно магнитных колебаний, проявляются только при двухчастотном возбуждении на достаточно высоком уровне и имеют фрактальный характер. В качестве аналогии отмечено, что линия (огибающая) скачков полевой зависимости упругих колебаний на плоскости «амплитуда–поле» подобна хаотической траектории развертки по времени на плоскости «амплитуда–время» для различных осцилляторов, проявляющих хаотические колебания. Отмечено, что подобное поведение траекторий на плоскости «координата–потенциал» имеет место тогда, когда потенциал имеет динамический характер. Высказано предположение, что в рассматриваемой здесь задаче о двухчастотном возбуждении магнитострикционного преобразователя можно выделить функцию, играющую роль динамического потенциала.

Власов В.С., Плешев Д.А., Шавров В.Г., Щеглов В.И. «Нелинейное возбуждение гиперзвуковых колебаний в ферритовой пластине в условиях комбинированного воздействия на двух частотах. Часть 3. Вариация толщины пластины» Журнал радиоэлектроники, № 10, с. 11 (2021)

Рассмотрена задача о нелинейном возбуждении гиперзвуковых колебаний в нормально намагниченной ферритовой пластине, в плоскости которой приложено переменное поле на двух частотах. В качестве основного параметра, подвергаемого вариации, предложена нормированная толщина пластины, определяемая отношением реальной толщины к толщине, соответствующей упругому резонансу на разностной частоте возбуждения. Отмечена необходимость выбора характерного значения постоянного поля, определяемого достаточно эффективным возбуждением упругих колебаний. Записана система нелинейных уравнений движения намагниченности и упругого смещения, для решения которой применен численный метод Рунге–Кутта. Результатом решения явились развертки колебаний по времени, зависимости амплитуды магнитных и упругих колебаний от поля и толщины пластины. Выявлен мультирежимный характер упругих колебаний, имеющий место при вариации толщины пластины. По характеру развития упругих колебаний во времени относительно увеличения толщины пластины выделены четыре принципиально отличающихся режима: режим №1 – регулярные биения, режим №2 – устойчивый резонанс, режим №3 – смещение центра установившихся колебаний, режим №4 – гигантские осцилляции. Определены интервалы значений толщины, необходимые для реализации перечисленных режимов, рассмотрены свойства колебаний упругого смещения в каждом режиме по отдельности. Установлено, что режим №1 имеет место тогда, когда толщина пластины значительно меньше резонансной на разностной частоте. При этом упругие колебания, в основном, повторяют колебания намагниченности, которые происходят в виде биений между двумя частотами возбуждения. Режим №2 имеет место при толщине пластины близкой к резонансной на разностной частоте возбуждающих колебаний. При толщине, соответствующей резонансу на разностной частоте обнаружен значительный подъем резонансного характера. Выявлено наличие постоянной составляющей в колебаниях упругого смещения. Режим №3 имеет место при толщине пластины, превышающей резонансную в несколько (от двух до семи) раз. Колебания намагниченности в этом режиме не отличаются от таковых в режимах №1 и №2. Упругое смещение имеет две составляющие: колебательную на разностной частоте и постоянную, величина которой по мере увеличения толщины плавно возрастает. Смещение центра колебательной составляющей по мере увеличения толщины имеет квадратичный характер. Режим №4 имеет место при толщине пластины, превышающей резонансную на порядок и более. Колебания намагниченности сохраняют характер биений, свойственных режимам №1, №2 и №3. Колебания упругого смещения характеризуются весьма высокой амплитудой, превышающей таковую в режиме №3 на порядок и более, а также весьма значительным периодом, превышающим период разносной частоты на два-три порядка и более. Амплитуда колебаний и их период по мере увеличения толщины увеличиваются линейном образом. Приведены некоторые качественные соображения относительно природы наблюдаемых явлений. Отмечена специфика именно двухчастотного возбуждения по сравнению с одночастотным. В качестве возможной задачи приведена схема выделения части решения, зависимость амплитуды колебаний которой от толщины имеет квадратичный характер, с необходимым учетом двухчастотного возбуждения. Предложена механическая аналогия колебаний жесткого стержня, сжимаемого с обоих концов встречными силами, позволяющая интерпретировать смещение центра колебаний и режим гигантских осцилляций.

Шагапов В.Ш., Рафикова Г.Р., Каримова Г.Р. «Динамика волн Стоунли на границе "вода–насыщенный водой или газогидратом песок"» Инженерно-физический журнал, 95, № 4, с. 869-875 (2022)

Рассмотрен процесс распространения волны Стоунли на границе "вода–асыщенный водой или газогидратом песок". Для описания процесса использованы уравнения неразрывности, состояния жидкости, импульсов, волновые уравнения, уравнения для смещения частиц и компонентов тензоров напряжения. В результате нахождения аналитических решений в виде гармонической бегущей волны для давления, смещений, потенциалов для векторов продольной и поперечной волн получено дисперсионное уравнение для определения скорости волны Стоунли. Получены значения скоростей волны Стоунли для различной насыщенности песка водой и газогидратом. Определена зависимость глубины проникновения звуковой волны, продольных и поперечных волн в жидкость и в твердую среду от частоты. Предложена идея определения толщины гидратосодержащего слоя по вырождению волны Стоунли с увеличением ее длительности.

Шалунов А.В., Хмелев В.Н., Терентьев С.А., Нестеров В.А. «Выявление режимов и условий удаления влаги из материалов бесконтактным воздействием ультразвуковых колебаний» Инженерно-физический журнал, 95, № 4, с. 925-933 (2022)

Исследована возможность интенсификации сушки материалов бесконтактным ультразвуковым воздействием на частоте 22 кГц при уровнях звукового давления до 175 дБ. Выявлено существенное увеличение скорости сушки материалов в диапазоне уровней звукового давления от 160 до 165 дБ, что обусловлено реализацией механизмов удаления влаги из высушиваемого материала без фазового перехода, т.е. за счет диспергирования свободной влаги с поверхности материала ультразвуковыми колебаниями. При этом время сушки материала сокращается более чем на 40% по сравнению с его сушкой обычным сушильным аппаратом при потреблении УЗ аппаратом не более 25% от электрической мощности обычного сушильного аппарата, необходимой для высушивания материала массой 0.25 кг. Дальнейшее ускорение процесса не всегда целесообразно, поскольку сокращение времени сушки материала на 57.1% при воздействии на него звукового давления в 175 дБ требует более чем трехкратного (82% от полной электрической мощности сушильного аппарата) увеличения энергозатрат на создание УЗ колебаний

Шанин А.В., Assier R.C., Корольков А.И. «Дифракция на четвертьплоскости. Получение асимптотических оценок многомерных интегралов Фурье» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 248-249 (2022)

Предлагаемые методы ранее применялись авторами к задаче о распространения звука вдоль тонкого льда. Рассматривается задача о дифракции плоской волны на идеальной четвертьплоскости. Особенности спектральной функции для этой задачи описаны в работе R.C. Assier, A.V. Shanin. Diffraction by a quarter –plane. Analytical continuation of spectral functions. Quart. Journ. Math. Appl. Mech, 72:51 –85, 2019. Математические основы метода описаны в R.C. Assier, A.V. Shanin, A.I. Korolkov. A contribution to the mathematical theory of diffraction. Part I: A note on double Fourier integrals. arXiv:2204.02729. Получены основные вклады в волновое поле. Эти вклады сравниваются с тем, что дает ГТД (геометрическая теория дифракции), а также более тонкие методы. Описывается способ описывать деформации поверхности интегрирования. Обходы сингулярностей поверхностью демонстрируются графически с помощью “мостиков”, которые обладают нетривиальными свойствами и позволяют изображать топологически реализуемые поверхности.

Корольков А.И., Шанин А.В. «Учет термовязких граничных условий в вычислительных задачах акустики» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 185-186 (2022)

Аксенов А.А., Клименко Д.В., Тимушев С.Ф., Шапоренко Е.В. «Моделирование генерации акустических волн винтом квадрокоптера в рамках модели акустико-вихревой декомпозиции» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 46-48 (2022)

Акустическое воздействие малых летающих аппаратов на окружающую среду вызывает ухудшение экологической обстановки. Поэтому проектирование аппаратов, имеющих малый шум, является актуальной проблемой. Современное проектирование предполагает использование численного моделирования как способа автоматизации инженерных расчетов функционирования создаваемых объектов до их реального воплощения «в металле». Это подход проявляется и при моделировании шума от создаваемого объекта. В настоящее время начинает широко использоваться подход к моделированию генерации и распространения акустических волн через декомпозицию нестационарного давления на гидродинамические пульсации (псевдозвук) и акустическое поле. Одна из реализаций этого подхода достигается путем определения пульсаций поля на воображаемой поверхности, удаленной от источника акустического поля, где практически нет пульсаций гидродинамического поля (поверхность Кирхгофа). За пределами этой поверхности решается волновое уравнение переноса акустических волн различными методами. Главный недостаток этого метода – неопределенность в расстоянии, на котором необходимо провести поверхность Кирхгофа. Дело в том, что при расчете методами CFD акустическая составляющая давления достаточно быстро затухает из-за схемной вязкости численного метода. Для преодоления схемной вязкости приходится дробить расчетную сетку, что приводит к большому потреблению вычислительных ресурсов. Поэтому приближение поверхности Кирхгофа к источнику шума уменьшает требуемые ресурсы компьютера, но вызывает искажения акустического поля за счет того, что на этой поверхности учитываются не только акустические, но и вихревые колебания давления (псевдозвук). Удаление поверхности Кирхгофа от источника приводит к искажению не только амплитуд акустической волны, но и ее спектральных характеристик, так как схемные эффекты CFDметода влияют по-разному на разные частоты. В настоящей работе используется подход акустико-вихревой декомпозиции. В нем источник шума определяется непосредственно в объёме поля течения, являющегося генератором шума. Расчет акустических волн проводится во всей области расчета, включая источник шума. Данный подход реализован в программном комплексе FlowVision и является усовершенствованной мультипроцессорной моделью ранней однопроцессорной бета-версии.

Бендерский Л.А., Лобанова Д.И., Степанов В.А., Арефьев К.Ю., Шапошников Д.С. «Измерение температуры высокоэнтальпийного потока газа на основе математической модели сопровождения и решения сопряженной теплофизической задачи» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 87-90 (2020)

Купер К.Э., Дробчик А.Н., Дучков А.А., Дугаров Г.А., Шарафутдинов М.Р. «Исследование структуры газогидратных отложений методами рентгеновской томографии и акустического зондирования» Инженерно-физический журнал, 95, № 7, с. 1815-1820 (2022)

В рамках программы по развитию неразрушающих методов изучения свойств гетерогенных материалов были проведены исследования по сопоставлению данных о структуре газогидратных отложений ксенона, полученные методом рентгеновской микротомографии со скоростью распространения в них акустических волн. Газогидрат ксенона генерировался в водопесчаной среде при температуре +3°С и давлении 1 МПа в специально созданной для этих исследований экспериментальной ячейке. Полученные трехмерные рентгеновские изображения структуры с пространственным разрешением порядка 3 мкм позволяли хорошо выделять газогидрат ксенона на фоне водопесчаной среды. Результаты исследований показали, что гидрат формируется путем обволакивания гранул песка, неравномерно распределяясь в теле экспериментальной ячейки. Данные, полученные акустическим зондированием, хорошо согласуются с данными о микроструктуре. Наблюдается характерное увеличение скоростей продольных волн c 1.048 км/с до 1.564 км/с, обусловленное цементацией песка гидратом ксенона. Ключевые слова: газовые гидраты, рентгеновская томография, синхротронное излучение, акустические свойства гидратосодержащих сред

Шарипов А.С., Пелевкин А.В., Луховицкий Б.И. «Теоретические исследования кинетики элементарных реакций с участием электронно-возбужденных молекул кислорода и азота» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 192-198 (2020)

Луховицкий Б.И., Шарипов А.С. «Малые атомные кластеры: квантово-химические расчеты физических и термодинамических свойств и кинетики элементарных процессов с их участием» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 167-173 (2020)

Шарипова Л.М. «Эффективная площадь радиотелескопа РT-22 Пущинской радиоастрономической обсерватории. Текущее состояние» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 49, № 12, с. 56-62 (2022)

Наблюдаемая переменность радиоисточников на высоких (>20 ГГц) частотах позволяет оценить как характеристики межзвездной плазмы, так и физические условия в активных ядрах галактик (АЯГ). На радиотелескопе РТ-22 Пущинской радиоастрономической обсерватории (ПРАО) проведены работы по оценке возможности исследования переменности компактных радиоисточников на имеющейся аппаратуре РТ-22. С этой целью проведены расчеты эффективной площади (A_эфф.) РТ-22 на частоте 22 ГГц (1.35 см) на основе долговременных наблюдений трех калибровочных радиоисточников DR21, 3C123, NGC7027, а также оценена флуктуационная чувствительность радиотелескопа

Сундуков А.Е., Шахматов Е.В. «Повышение чувствительности и расширение функциональной возможности биполярного анализа вибрации роторных машин» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 21, № 1, с. 91-98 (2022)

Виброакустическая диагностика дефектов роторных машин является наиболее эффективным методом неразрушающего контроля их технического состояния. Практика показывает, что достижение успеха её применения во многом определяется набором располагаемых методов анализа вибрационных процессов. Наиболее широко распространёнными и нагруженными их узлами являются зубчатые зацепления, которые во многом определяют общее вибрационное состояние машины. Набор методов вибродиагностики дефектов зубчатых зацеплений достаточно разнообразен. Среди них интересен способ биполярного анализа, заключающийся в раздельном исследовании положительной и отрицательной частей вибрационного сигнала с последующим построением диагностического признака в виде разности, отношений и др. Способ направлен на оценку качества сборки редукторов по положению пятна контакта. Недостатком способа является ограниченная область использования и невысокая чувствительность. В работе показано, что использование максимумов широкополосной вибрации при применении биполярного анализа в вибродиагностике дефектов роторных машин существенно повышает его эффективность. На примере износа боковых поверхностей зубьев пары «солнечная шестерня–сателлиты» и величины бокового зазора в дифференциальном редукторе турбовинтового двигателя установлено, что это обеспечивается за счёт роста чувствительности метода и расширения его функциональных возможностей. При анализе использовалась статистика редукторов с разной степенью износа боковых поверхностей зубьев и отремонтированных редукторов с разной величиной бокового зазора. При этом можно использовать широкий набор известных диагностических признаков: интенсивность n-мерных векторов информативных рядов, параметры отдельных гармоник, глубину амплитудной модуляции, вероятностные характеристики в выбранных частотных полосах, безразмерные дискриминанты, кепстр и др. В работе приведены некоторые примеры из этих методов.

Булатова З.А., Шаяхметов Г.Ф. «Динамика акустических волн в жидкости с пузырьковыми «завесами»» Инженерная физика, № 10, с. 6-11 (2022)

Представлена эволюция волнового сигнала при распространении акустических волн через парогазовые пузырьковые «завесы» в жидкости. При демонтаже подводных объектов используют энергию взрыва. Для защиты подводной флоры и фауны от воздействия ударных волн, можно использовать «завесы» с парогазовыми пузырьками. Ключевые слова: акустические волн, пузырьковые «завесы», массовая концентрация пара в пузырьках, коэффициент диффузии, теплопроводность.

Швецов А.С., Меркулов А.А., Жгун С.А., Минеев Б.И., Маслов В.П. «Возможности применения беспроводных датчиков с чувствительными элементами на поверхностных акустических волнах при испытаниях авиационных двигателей» Авиационные двигатели, № 4, с. 67-74 (2020)

Рассматривается возможность применения беспроводных датчиков с чувствительными элементами на поверхностных акустических волнах (ПАВ) при испытаниях и эксплуатации авиадвигателей. На основе анализа публикаций по данной теме показана принципиальная возможность использования датчиков на ПАВ в условиях высоких температур. Приведены результаты расчетов, демонстрирующие возможность использования подложек из лангасита для создания высокотемпературного ПАВ-датчика крутящего момента, аналогичного низкотемпературным датчикам, имеющим практическое применение. Предвари тельные исследования показали возможность создания беспроводного ПАВ-датчика вибродеформации для вращающихся объектов, функционирующего без токосъемных устройств. Ключевые слова: беспроводной датчик, датчик на ПАВ, высокотемпературный датчик, датчик крутящего момента, датчик вибродеформации.

Швецов А.С., Меркулов А.А., Жгун С.А., Минеев Б.И., Маслов В.П. «Экспериментальные исследования беспроводных пассивных датчиков вибродеформации на основе резонаторов на поверхностных акустических волнах (ПАВ) с оптимизированным опрашивающим сигналом» Авиационные двигатели, № 4, с. 5-16 (2021)

Экспериментально подтверждена возможность измерения быстропеременных деформаций вибрирующего образца с использованием беспроводных датчиков с чувствительными элементами на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Проведено сравнение результатов измерения вибродеформации беспроводным датчиком на ПАВ и проводным датчиком на основе тензорезистора. Испытан активный датчик, в котором резонатор на ПАВ задает частоту автогенератора, и пассивный датчик, не содержащий активных электронных компонентов и элементов питания (в составе датчика, размещенного непосредственно на объекте). Эксперименты произведены как с неподвижными датчиками, так и с беспроводными датчиками, размещенными на вращающихся объектах. Определены параметры опрашивающего сигнала, наиболее подходящие для функционирования пассивного датчика вибродеформации, и проведены испытания датчиков с их опросом оптимизированным сигналом. Испытанные датчики на ПАВ перспективны в применении при испытаниях авиадвигателей. Ключевые слова: беспроводной датчик, датчик на ПАВ, пассивный датчик, датчик вибродеформации

Аксенов А.А., Бабулин А.А., Жлуктов С.В., Окулов М.К., Сорокин К.Э., Шевяков В.И. «Развитие модели обледенения IceVision 2.0 в свете новых требований норм летной годности» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 54-56 (2022)

Представлено валидационное исследование модели IceVision 2.0 на различных экспериментальных тестах, опубликованных в открытой литературе.

Егоров О.В., Мышенков Е.В., Столяров В.А., Шелгунов Е.Ю., Казаков П.Г., Петухов В.П. «Расчетно-экспериментальные исследования расходно-тяговых характеристик реверсивно-отклоняющего устройства» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 20-23 (2020)

Шипко В.В., Самойлин Е.А., Пожар В.Э., Мачихин А.С. «Формирование контрастных изображений заданных объектов акустооптическим гиперспектрометром путем выборочной спектральной регистрации» Оптика и спектроскопия, 130, № 10, с. 1603-1610 (2022)

Представлена методика выбора положения наиболее информативных спектральных каналов при использовании акустооптического гиперспектрометра в режиме выборочной спектральной регистрации. Разработанная методика позволяет выбрать спектральные каналы, в которых наблюдается максимальный контраст объектов на некотором фоне при условии, что спектральные свойства их известны. Результаты экспериментальных исследований методики подтверждают повышение контраста по сравнению с панхроматическим и с гиперспектральным режимами съемки во всем оптическом диапазоне. Выбор спектральных каналов по представленной методике может быть использован как для формирования функций пропускания в многооконном акустооптическом гиперспектрометре, так и для быстрого формирования высококонтрастных цветосинтезированных изображений. Ключевые слова: гиперспектральные изображения, спектральный контраст, цифровая обработка изображений, акустооптический фильтр, спектральная плотность энергетической яркости.

Толстых А.И., Широбоков Д.А. «Применение схемы 16-го порядка при моделировании ламинарно-турбулентного перехода» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 242-243 (2022)

Обсуждаются спектральные характеристики схемы с мультиоператорными аппроксимациями 16-го порядка для уравнений Навье–Стокса сжимаемого газа. Применение этой схемы позволяет при разумных сетках описывать возбуждение и развитие неустойчивых мод, начальные данные для которых содержатся в малых отклонениях численных решений от точных, вызванных ее погрешностями аппроксимаций, а также погрешностями машинной арифметики

Пасынков В.В., Суркис И.Ф., Титов Е.В., Гулидов Д.А., Широкий С.М. «Обработка и анализ РСДБ-наблюдений космических аппаратов системы ГЛОНАСС комплексом «Квазар-КВО» Труды Института прикладной астрономии РАН № 61, с. 3–27 (2022)

Изложен подход к решению проблемы повышения точности определения эфемерид ГЛОНАСС до уровня, обеспечивающего конкурентоспособность системы на мировом рынке соответствующих услуг. Подход основан на совместном использовании следующих «техник»: ГНСС, лазерная локация спутников ГЛОНАСС с помощью квантово-оптической системы и РСДБ-наблюдения спутников с дальнейшей совместной обработкой измерений. Показано, что необходимым условием для реализации предлагаемого подхода является процедура совмещения систем координат, используемых в перечисленных методах. Продемонстрирована возможность такого совмещения на примере совместного использования ГНСС-техники (апостериорные эфемериды), техники КОС и РСДБ. В мае 2017 г. проведен эксперимент по наблюдению КА ГЛОНАСС радиотелескопами РТ-32 обсерваторий «Бадары», «Светлое», «Зеленчукская» РСДБ-комплекса «Квазар-КВО». В связи с ограниченным приемным диапазоном радиотелескопов наблюдения проведены только в диапазоне L1 (18 см). Корреляционная обработка выполнена на Программном корреляторе РАН со специально доработанным программным обеспечением. Определены групповая и фазовая РСДБ-задержки сигнала. В ходе анализа данных наблюдений ионосферная задержка учтена с помощью ионосферных карт полного электронного содержания, получаемых по данным ГНСС-приемников. Для расчета тропосферных задержек использовано несколько методов: объединенная в SINEX-файлах информация от разных источников данных, данных РСДБ-наблюдений и данных радиометров водяного пара; наиболее точными в данном эксперименте оказались данные SINEX-файлов. Параметры стандартов времени станций определены как по данным ГНСС-приемников с привлечением информации от КОС о дальности до КА, так и по РСДБ-наблюдениям. В результате анализа показано, что достигнут миллиметровый уровень (6–18 мм) точности интерпретации новой навигационной функции РСДБ-задержки, полученной по сигналам системы ГЛОНАСС при работе РСДБ-станций по навигационному сигналу в одночастотном режиме (диапазон L1), и сантиметровый уровень точности определения рассогласования координат, формируемых с использованием различных техник (РСДБ–ГНСС–КОС). Разработаны предложения по совершенствованию РСДБ-техники при работе по навигационным сигналам КА системы ГЛОНАСС.

Тугбаева А.С., Ицков А.Г., Милич В.Н., Широков В.А. «Различение подводных объектов на основе периодограммного анализа отражённых гидроакустических сигналов» Химическая физика и мезоскопия, 24, № 3, с. 388-399 (2022)

Предлагается метод решения актуальной научной и прикладной проблемы, связанной с эхолокацией подводных объектов с целью их обнаружения, координирования и распознавания. Гидроакустические сигналы являются основным средством, используемым для исследования подводной среды. В силу явлений рефракции, многолучевости и эффектов переотражения гидроакустические сигналы, отражённые от подводных объектов, подвержены значительной изменчивости. Поэтому существенным является поиск различительных признаков, устойчивых к перечисленным факторам изменчивости. В статье предлагается использовать для анализа отраженных гидроакустических сигналов методы периодограммного анализа. Рассматриваются вопросы применения алгоритмов, основанных на преобразовании Фурье и на основе классической схемы Бюй-Балло. В статье описываются особенности создания удобного интерфейса для обработки сигналов, выделения свойств и различения тестовых объектов. Экспериментальные результаты получены в опытовом бассейне. Ключевые слова: гидроакустика, подводные объекты, распознавание, гидроакустический сигнал, периодограмма. DOI: https://doi.org/10.15350/17270529.2022.3.32

Григорьев А.И., Колбнева Н.Ю., Ширяева С.О «Нелинейные монопольное и дипольное акустические излучения слабо заряженной капли, осциллирующей в однородном электростатическом поле» Прикладная математика и механика, 86, № 6, с. 938-957 (2022)

В асимптотических расчетах второго порядка малости по малой безразмерной амплитуде осцилляций капель естественного происхождения в материальной среде во внутриоблачном или приземном электрическом поле показывается, что среди прочих мод возбуждаются нулевая и первая моды осцилляций капли, не имеющие места в расчетах первого порядка малости. Рассчитывается интенсивность акустического излучения от них. Расчеты проводятся на модели идеальной несжимаемой электропроводной жидкости. Показано, что интенсивность монопольного акустического излучения от капли на шесть порядков более интенсивно, чем дипольного. Интенсивность монопольного излучения в используемом квадратичном по безразмерной амплитуде осцилляций приближении не зависит от радиуса капли и напряженности внешнего электростатического поля, интенсивность дипольного излучения от радиуса капли зависит существенно. Зависимость от напряженности внешнего электростатического поля появляется лишь в третьем порядке малости. Акустическое излучение от осциллирующих дождевых капель идет в слышимом диапазоне частот, а от облачных капель и капель тумана – в ультразвуком диапазоне. Временная зависимость акустического излучения как монопольного так и дипольного от капли при начальном возбуждении конечного отрезка сплошного спектра мод имеет вид биений.

Никитин Г.В., Семенов К.В., Шишкалов А.В., Леонтьев А.В. «Метод распознавания структурного элемента "номер по порядку" в протокольных блоках с мультиплексированием речевых данных в спутниковых системах связи» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 9-10(159-160), с. 9-18 (2021)

Рассмотрены особенности структурного элемента «номер по порядку» протокольных блоков, формируемых протоколом мультиплексирования речевых данных на прикладном уровне сетевого оборудования спутниковых систем связи (ССС). Предложен информативный признак распознавания данного структурного элемента в протокольных блоках данных (ПБД). Информативный признак основан на оценке разработанного показателя постоянства приращения значений числовой последовательности, образованной двоичными символами ПБД с помощью окна анализа. Представлены результаты имитационного моделирования при различных задержках в буфере сетевого оборудования и значений вероятности битовой ошибки в принимаемом цифровом потоке. Предложен метод распознавания структурного элемента «номер по порядку» и проведена оценка ошибок распознавания первого и второго рода.

Макаров В.Е., Шорстов В.А. «Особенности акустических характеристик сверхзвуковой струи, истекающей из прямоугольного сопла большого удлинения, включая учет влияния примыкающей пластины» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 48-52 (2020)

Макаров В.Е., Шорстов В.А. «Влияние числа Рейнольдса на физический механизм, характер и уровень шума задней кромки профиля NACA 0012 под нулевым углом атаки» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 52-55 (2020)

Макаров В.Е., Шорстов В.А. «Физический механизм возникновения тоновых составляющих в шуме дозвуковой струи, истекающей из прямоугольного сопла с развитым центральным телом» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 56-59 (2020)

Шорстов В.А. «Численное исследование особенностей распространения акустических возмущений по воздухозаборнику СТС и их излучению в дальнее поле» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 250-254 (2022)

Представляется начальный этап решения задачи моделирования шума двигателя сверхзвукового транспортного самолета излучаемого через входное устройство (ВЗУ) и поиску возможностей снижения его вклада в общий шум самолета, а именно, определению эффективности распространения типичных возмущений вентилятора двигателя через ВЗУ в точки дальнего поля в зависимости от структуры возмущений.

Шорстов В.А., Макаров В.Е. «Исследование влияния количества лопаток статора на структуру широкополосного и тонального шума вентилятора ТРДД с использованием зонного RANS-LES подхода» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 296-300 (2022)

Работа посвящена сравнительному расчетному анализу структуры тонального и широкополосного шума ротор –статор взаимодействия двух вариантов модельной ступени вентилятора ТРДД со степенью двухконтурности ∼8, имеющих одинаковый ротор с 22 лопатками (прототип рабочего колеса вентилятора двигателя GE90), но разный статор с существенно разным числом лопаток (54 и 26), экспериментально исследованных в рамках программы NASA SDT (2001–2002 гг.).

Моисеева И.Н., Штейн А.А. «Влияние нелинейности упругих свойств роговицы на результаты тонометрии по Шиотцу: оценка на основе двухкомпонентной математической модели» Биофизика, 67, № 6, с. 1209-1219 (2022)

DOI: 10.31857/S0006302922060175

Ворошнин Д.В., Загитов Р.А., Сальников С.Д., Шуваев Н.В. «Автоматизированный генератор блочноструктурированных расчетных сеток для турбомашин Turbo R&D.Mesher» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 271-272 (2022)

Работа посвящена разработке и реализации методики автоматического построения расчетных сеток для турбомашин в программном комплексе ПК Turbo R&D.Mesher. Рассматривается многоблочная структурированная расчетная сетка. Блок расчетной сетки представляет собой упорядоченный трехмерный массив узлов. Блоки расчетной сетки соединяются между собой «узел в узел», то есть координаты соответствующих узлов смежных блоков расчетной сетки совпадают. Задача построения расчетной сетки заключается в определении многоблочной топологии и координат узлов расчетной сетки таким образом, чтобы расчетная сетка удовлетворяла заданным критериям качества: невырожденность, ортогональность и др.

Ворошнин Д.В., Горобец А.В., Дубень А.П., Загитов Р.А., Козубская Т.К., Маракуева О.В., Овчинников А.И., Шуваев Н.В. «Разработка системы проектирования и расчета турбомашин Turbo R&D» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 274 (2022)

Приводится описание основного функционала блочно-структурированного сеточного генератора для лопаточных машин, эффективность которого уже подтверждена на обширной базе примеров турбомашин различного типа. Также обсуждаются преимущества разрабатываемого сеточного генератора перед существующими коммерческими кодами и основные этапы его дальнейшего развития.

Ворошнин Д.В., Загитов Р.А., Сальников С.Д., Шуваев Н.В. «Автоматическое определение топологии двумерных блочно-структурированных расчетных сеток в ПК Turbo R&D.Mesher» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 275-276 (2022)

Работа посвящена методике автоматического определения топологии блочно-структурированных расчетных сеток. Рассматривается блочно-структурированная расчетная сетка, то есть расчетная область описывается не одним упорядоченным набором узлов, а несколькими четырехгранными блоками.

Шумин Ч., Заболотнов Ю.М. «Формирование вращающейся кольцеобразной тросовой группировки из трёх наноспутников с ограничением на управление» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 21, № 3, с. 69-84 (2022)

Рассматривается задача формирования кольцеобразной вращающейся тросовой группировки, состоящей из трёх наноспутников. Для анализа динамики тросовой системы используется математическая модель, построенная в подвижной орбитальной системе координат методом Лагранжа. С применением метода скользящих режимов предложены две программы управления для развёртывания тросов, в которых в качестве управлений используются силы натяжения тросов и реактивные силы, создаваемые двигателями малой тяги. В первой программе управляющие воздействия непосредственно ограничены допустимыми пределами изменения сил натяжения тросов и реактивных сил, а при построении второй программы в систему управления вводится вспомогательная динамическая система, которая вводит поправки к управлению, учитывающие эффект насыщения. Устойчивость движения тросовой группировки для обеих программ управления исследуется с использованием теории Ляпунова. Приводятся результаты численных расчётов, подтверждающие возможность использования предлагаемых программ управления для формирования тросовой группировки в виде вращающегося правильного треугольника при наличии возмущений и с учётом заданных ограничений.

Гусева Е.К., Стрелец М.Х., Травин А.К., Шур М.Л. «Численное моделирование криволинейного турбулентного следа при наличии неблагоприятного градиента давления» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 109-113 (2022)

Надежный расчет характеристик криволинейных турбулентных следов, подверженных воздействию неблагоприятного градиента давления (НГД), является необходимым элементом расчетной оптимизации крыльев современных пассажирских самолетов, в которых для повышения подъемной силы при малых скоростях полета (на режимах взлета и посадки) применяется механизация крыла. При этом следы предкрылка и основного крыла попадают в область НГД, индуцированного отклоненным закрылком, что приводит к увеличению поперечной ширины следа и появлению в нем сильно заторможенной области или даже формированию локальной зоны возвратного течения («висячей» зоны отрыва). Это, в свою очередь, влечет за собой уменьшение эффективного угла поворота следа и ограничение максимальной подъемной силы. Оптимизации таких крыльев требует многовариантных расчетов на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса (RANS) в сочетании с полуэмпирическими моделями турбулентности, которые на протяжении многих лет были и до сих пор остаются основным вычислительным инструментом таких расчетов при практически значимых (высоких) числах Рейнольдса.

Копьев В.Ф., Беляев И.В., Зайцев М.Ю., Шур М.Л., Травин А.К., Стрелец М.Х. «Шум обтекания кругового цилиндра и цилиндра с плоским донным срезом: эксперимент и численное моделирование» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 176-179 (2022)

Определение уровня и спектрального состава шума, генерируемого при обтекании кругового цилиндра, является классической задачей аэроакустики и, в то же время, представляет большой практический интерес, поскольку цилиндрические тела входят в конструкции многих аэродинамических объектов (типичным примером таких объектов является шасси самолета). Как следствие, в литературе активно исследуются различные способы снижения шума обтекания цилиндра, такие, например, как использование пористых материалов, спиральных нитей или плазменных актуаторов. Альтернативный метод, состоящий в модификации поперечного сечения кругового цилиндра путем удаления его небольшого сегмента (цилиндр с плоским донным срезом) был предложен в ЦАГИ. Его эффективность была подтверждена в экспериментах, выполненных в АК-2 ЦАГИ, измерения шума в которых проводились с помощью метода азимутальной декомпозиции.

Гончаренко Б.И., Павловский А.А., Шуруп А.С. «Особенности формирования акустического поля воздушного источника в мелком водоеме с газонасыщенным слоем осадков» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, № 5, с. 84-90 (2022)

Проведено численное исследование влияния газонасыщенного слоя в дне на формирование акустического поля воздушного источника в водном слое мелкого водоема. Анализ скалярно-векторной структуры звукового поля в волноводах с различными параметрами показал, что при наличии воздушного звукового источника, в водном слое на низких частотах формируется интерференционная структура звукового поля, характер которой зависит от наличия газонасыщенного слоя в дне. Интерференционная структура содержит последовательность локализованных минимумов, в которых наблюдаются вихри потока акустической мощности, пространственное распределение которых определяется параметрами волновода. С одной стороны, это ограничивает возможности восстановления угла места на воздушный источник при измерении акустического поля в водном слое в случае неизвестного дна. С другой стороны, открываются возможности оценки параметров дна на основе анализа скалярно-векторной структуры акустического поля, формируемого в водном слое контролируемым воздушным источником.

Максимов А.Д., Шустов С.А «Об эффективности использования приближения Навье–Стокса в термогазодинамическом расчёте жидкостных ракетных двигателей малой тяги при низких числах Рейнольдса» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 21, № 1, с. 67-80 (2022)

Представлен численный метод термогазодинамического расчёта жидкостных ракетных двигателей малой тяги, которые используются в качестве исполнительных органов системы управления пространственным положением наноспутников и малых космических аппаратов. Метод основан на использовании программного комплекса TERRA для проведения термодинамического расчёта и программного комплекса ANSYS CFX для проведения газодинамического расчёта с использованием уравнений Навье–Стокса. Приведены результаты термогазодинамического расчёта, а также картина течения рабочего тела в камере. Приводятся результаты проверки адекватности излагаемого метода, анализируются его возможности и ограничения. Проверка адекватности основана на сравнении с результатами экспериментальных данных по числу Рейнольдса и величине потерь удельного импульса тяги.