Попов Ю.Н. «Численное моделирование акустических устройств на примере резонатора Гельмгольца» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 3(409), с. 117-127 (2024)

Объект и цель научной работы. Объект исследований – резонатор Гельмгольца с различными вариациями геометрических параметров, определяющих его резонансную частоту. Цели – обсуждение прикладных вопросов, касающихся численного моделирования акустических резонансных устройств, и сравнительный анализ результатов расчета нижней собственной частоты как одного из ключевых параметров таких устройств. Материалы и методы. В работе использовался метод конечных элементов для моделирования резонатора Гельмгольца и окружающей его безграничной воздушной среды, в которой распространялась плоская акустическая волна. Исследовалась амплитудно-частотная характеристика в контрольной точке в объеме резонатора, по которой определялась искомая резонансная частота. Основные результаты. Основными результатами являются расчеты амплитудно-частотной характеристики резонатора Гельмгольца с различными геометрическими параметрами на численной модели, позволяющей определить его резонансную частоту. Произведен сравнительный анализ результатов оценки резонансной частоты, полученный с помощью аналитической формулы и на численной модели. Осуществлена количественная оценка рассеянной энергии распространяющейся звуковой волны в волноводе с установленным резонатором Гельмгольца. Заключение. Известные аналитические выражения для оценки резонансной частоты резонатора Гельмгольца включают в себя учет различных эмпирических поправок, которые в общем случае не имеют универсального алгоритма применения. Использование современных численных методов позволяет без дополнительных поправок исследовать резонансные характеристики акустических устройств, как это показано на примере резонатора Гельмгольца. Ключевые слова: резонансная частота, резонатор Гельмгольца, добротность, метод конечных элементов

Попов Ю.Н. «Применение численных методов при моделировании распространения акустических волн в волноводах с резонансными поглотителями» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 4(410), с. 193-200 (2024)

Объект и цель научной работы. Объектом исследования является волновод с резонансным поглотителем, позволяющий эффективно решать прикладные вопросы снижения негативного влияния шума при акустическом проектировании судна. Цели – аналитический анализ физических процессов и численное моделирование распространения и поглощения акустических волн в волноводах различного назначения. Материалы и методы. В работе использованы аналитические методы для описания физических принципов работы резонансных поглотителей, а также методы численного моделирования, позволяющие проводить расчет уровней акустических полей для моделей конструкций, максимально приближенных к реальным аналогам. Основные результаты. Проанализированы возможности описания процесса распространения и поглощения волны в волноводе с поглотителем резонансного типа. Показано, что возможны не только качественная, но и количественная оценка уровней снижения звукового поля, а также учет различных механизмов поглощения акустической энергии. Заключение. Решения прикладных задач судовой акустики о распространении и поглощении акустических волн посредством только аналитических методов имеют ряд ограничений, связанных с теорией дифракции, и возможны только в определенных приближениях реальной конструкции. Применение численных методов позволяет моделировать работу резонансных устройств с учетом различных физических процессов, приводящих к поглощению и рассеянию энергии, тем самым повышая точность оценки акустических характеристик, важных с прикладной точки зрения. Ключевые слова: волновод, резонансная частота, резонатор Гельмгольца, резонансный поглотитель, метод конечных элементов

Ампилогов Д.В. «Об однонаправленном распространении волн Похгаммера–Кри в цилиндрическом ауксетике» Ученые записки физического факультета МГУ, № 6, с. 2460101 (2024)

Средствами аппарата операторов проектирования были получены уравнения распространения однонаправленных волн Похгаммера–Кри для цилиндрического, аксиально-симметричного метаматериала-ауксетика, получены общие решения для правых и левых волн и их частные решения при экспоненциальных начальных условиях.

Вилков Е.А., Бышевский-Конопко О.А., Калябин Д.В., Никитов С.А. «Щелевые сдвиговые волны в квази РТ-симметричной пьезоэлектрической гетероструктуре вблизи точки вырождения мод» Акустический журнал, 70, № 5, с. 663-671 (2024)

Теоретически исследовано распространение щелевых сдвиговых волн в квазисимметричной структуре пьезоэлектриков класса симметрии 4mm. Было показано, что учет неодинакового уровня потерь и усиления в пьезоэлектриках приводит в спектре сдвиговых волн либо к пересечению, либо к касанию, либо к сближению двух мод в точке их вырождения (особой точке). Установлено, что пересечение спектров мод происходит только в случае равных значений потерь и усиления (РТ-симметричная структура). Исходя из этого, делается вывод, что по характеру спектров вблизи особой точки можно определять уровень дисбаланса усиления и потерь в пьезоэлектрических волноводах. Как и в случае чисто РТ-симметричной структуры, частотная зависимость амплитуды в исключительной точке квази РТ-симметричной структуры (при достаточно небольшой разнице в уровнях потерь и усиления) обладает очень узким пиком, что открывает возможность создания сверхчувствительных датчиков на их основе. Таким образом, продемонстрировано, что даже при неодинаковых уровнях потерь и усиления в пьезоэлектриках (квази РТ-симметричная структура) можно получить структуру, обладающую всеми свойствами РТ-симметричной структуры.