Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

07.11 Излучение колеблющихся под водой объектов, импеданс

 

Вахрушина Н.С., Дядик А.Н. «Анализ изменения параметров спутной струи подводного объекта» Морской вестник, № 1, с. 14-18 (2024)

Авторы разработали алгоритм и написали программу на языке Mathcad-15. В данной статье рассмотрен только тепловой след от кильватерной струи американской АПЛ типа «Огайо». Как известно, факт обнаружения подводных лодок – главная задача при борьбе с ними. Основное преимущество подводных лодок – скрытность. Энергетическая установка АПЛ по термодинамическим понятиям второго закона обладает определенным КПД преобразования теплоты в работу. При этом предполагается наличие горячего (ядерный реактор) и холодного (забортная вода) источников теплоты. КПД нерегенеративных ЯЭУ подводных лодок достаточно низкий и на номинальном режиме не превышает 20%. Поэтому колоссальная часть вырабатываемой ядерным реактором тепловой энергии теряется в забортной воде и ведет к ее нагреву вблизи АПЛ. Изложенный метод определения перепада температур в кильватерной струе и окружающей морской воде в виде математических зависимостей для анализа характеристик затопленной струи решается аналитически с некоторыми приближениями, в частности рассматривается стационарное автомодельное течение. Другой способ решения поставленной задачи – это решение с использованием программного комплекса Ansys Fluent на суперкомпьютере. Поэтому полученные уравнения решались численно с использованием приближенных зависимостей для конвективного теплообмена закрученной кильватерной струи и окружающей массы забортной воды. Из приведенных расчетных материалов следует, что с увеличением скорости подводного объекта на малошумном ходу растет и длина кильватерного теплового следа. Особенно заметно это проявилось, начиная со скорости подводного хода 7 уз. Вместе с длиной теплового кильватерного следа увеличивается и время до выравнивания температур в струе и окружающей забортной воде, когда ΔT=0. Причем температура забортной воды, хотя и влияет на длину кильватерной струи, однако не так заметно, как скорость подводного хода АПЛ.

Морской вестник, № 1, с. 14-18 (2024) | Рубрики: 04.14 07.11 07.15

 

Ильменков С.Л. «О возможностях численного определения характеристик отражения звука объектами конечных размеров» Морской вестник, № 1, с. 109-111 (2024)

В условиях современной морской деятельности актуальной задачей является развитие методов обнаружения подводных объектов различной природы: рыбных косяков, подводных аппаратов, пловцов и т.п. Эти методы могут служить основой для совершенствования технологий защиты судов, акваторий, береговых сооружений от несанкционированного проникновения. Физическая основа таких методов – решения задач рассеяния звука на телах различных форм и параметров. Строгие аналитические методы решения подобных задач возможны лишь для тел простейших геометрических форм и связаны со значительными математическими и вычислительными трудностями. Реальные рассеиватели имеют в общем случае неаналитическую форму поверхности, которая не может быть отнесена к разряду координатных систем с разделяющимися переменными в уравнении Гельмгольца. Для таких объектов целесообразно применение численных подходов, позволяющих строить приближенные решения с учетом реальных свойств материалов тел и окружающей среды. При решении задач дифракции на упругих телах значительное внимание уделяется тонким упругим цилиндрическим оболочкам как эффективным рассеивателям звука в диапазонах низких и средних звуковых частот. Резонансы отраженных сигналов в этом случае определяются частотой падающей звуковой волны, параметрами жидкой среды и характеристиками объекта. Результаты исследования влияния этих параметров на характеристики отраженного сигнала могут быть использованы, в частности, для идентификации конкретных объектов. В данной статье представлены возможности применения двух из указанных методов (функций Грина и граничных элементов) для рассеивателя неаналитической формы в виде кругового цилиндра (сплошного или полого) конечной длины L, ограниченного по торцам полусферами радиуса a. Такая форма поверхности является весьма типичной для многих реальных технических объектов, в частности, подводных аппаратов. Результаты выполненных в данной статье расчетов характеристик рассеяния для тел с неаналитической формой поверхности демонстрируют свою эффективность и приемлемую для практики точность разработанного численного алгоритма. Дальнейшее развитие и совершенствование рассматриваемого подхода может происходить как в направлении расширения частотного диапазона исследований в сторону более высоких значений волновых размеров, так и применительно к более сложным упругим структурам и оболочечным конструкциям.

Морской вестник, № 1, с. 109-111 (2024) | Рубрики: 04.14 07.11 07.15