Максимов Г.А., Юдина Е.В. «Предисловие» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 4 (2012)

Тематика докладов перекрывает спектр непосредственно акустических задач и затрагивает ряд смежных областей. Рассматриваются вопросы об источниках звука и его распространении в турбулентных средах, влияние различных видов нелинейности, неоднородностей волноводов, шероховатости и специальной формы границ на характеристики акустических полей. Затрагиваются гео- и гидроакустические аспекты распространения сейсмических и акустических полей. Рассматриваются вопросы, связанные с обратными задачами акустики, сейсмологии и гидрологии. В книге (Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12. М.: ГЕОС, 2012) также представлены результаты, касающиеся фундаментальных вопросов теории поля.

«С.А. Рыбак (к 80-летию со дня рождения)» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 5-7 (2012)

14 августа 2011 года исполнилось 80 лет Самуилу Акивовичу Рыбаку – выдающемуся физику, внесшему признанный вклад в развитие нелинейной физики, акустики и ряда связанных с ними прикладных направлений. С.А. Рыбак – Лауреат Государственной премии РФ в области науки и техники. Автор 200 публикаций, изданных у нас и за рубежом. Им получены значительные результаты в области физики нелинейных волн, механики, геофизики, биомедицинской, авиационной и подводной акустики.

«Аннотации» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 8-12 (2012)

На английском языке приводятся аннотации докладов, вошедших в сборник (Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12. М.: ГЕОС, 2012).

Баженова Л.А., Семенов А.Г. «О локализации источников вихревого звука при обтекании цилиндрического профиля» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 13-35 (2012)

На основе законов гидродинамики двумерных течений жидкости и результатов экспериментального исследования распределения пульсаций давления на поверхности и в следе за профилем уточняется локализация источников нестационарных сил, возникающих при обтекании цилиндрического профиля. Рассматриваются только силы, генерирующие вихревой звук (Эолов тон), не связанные с потерями на вязкость. Показано, что, в отсутствие циркуляции потока относительно профиля, появление вблизи профиля низкочастотного гармонического источника любой мультипольности (например, вихря, диполя или квадруполя), создаваемого или переносимого течением приводит лишь к генерации дополнительной силы (диполя), связанной с притяжением профиля к источнику и направленной вдоль соединяющей их линии. Частота изменения силы – вдвое выше частоты источника. Приводятся экспериментальные оценки ширины Кармановской вихревой дорожки за профилем при различных режимах обтекания, подтверждающие изменение ширины вихревой дорожки с числом Рейнольдса за счет отката точки отрыва течения. Показано, что увеличение числа Рейнольдса и турбулизация натекающего потока могут приводить к разнонаправленному изменению силы лобового сопротивления и циркуляции (нестационарной поперечной силы). Рост интенсивности вихревого звука в условиях снижения лобового сопротивления объясняется откатом точки отрыва течения от азимута 80–90 градусов – апогея поверхности профиля до азимута 120–150 градусов, перестройкой структуры вихревого следа и ростом циркуляции. Формирование и перестройка вихревой системы в следе за профилем, связанные с изменением циркуляции могут приводить к трансформации зависимости интенсивности вихревого звука от скорости натекающего потока – от четвертой до восьмой степени скорости. Согласно расчетам, при отрыве течения в апогее профиля, на азимуте 80–90 градусов, для цилиндра предельное удаление источника составляет

Юлдашев П.В., Сальз Э., Олливьер С., Хохлова В.А., Блан-Бенон Ф. «Экспериментальное исследование статистики акустического поля N-волны при распространении в термической и в кинематической турбулентности» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 36-47 (2012)

В современной аэроакустике, в связи с планами по развитию сверхзвуковой пассажирской авиации, важное место занимает проблема генерации и распространения шума от сверхзвуковых самолетов. Для обеспечения экологической безопасности необходимо уметь предсказывать статистические характеристики создаваемого случайного шума при различных атмосферных условиях. Степень искажений статистики параметров N-волны зависит от типа неоднородностей атмосферы, которые могут быть или скалярными или векторными. Неоднородностями скалярного типа являются вариации скорости звука, возникающие за счет флуктуаций температуры. Кинематические (векторные) неоднородности связаны с флуктуациями средней скорости движения воздуха вследствие образования вихрей или ветра. Представлен модельный лабораторный эксперимент по распространению нелинейной N-волны большой амплитуды через слой термической (скалярной) турбулентности. В эксперименте были исследованы функции распределения амплитуды и ширины ударного фронта N-волны и показано их уширение с увеличением пройденного расстояния. Было проведено сравнение статистики указанных параметров N-волны с их статистикой в кинематической турбулентности. Для сравнения использовались данные по распространению N-волны кинематической турбулентности в модельном эксперименте М.В. Аверьянова (2008). Показано, что при равных характерных масштабах и интенсивностях флуктуаций показателя преломления, кинематическая турбулентность приводит к более сильным искажениям акустического поля N-волны. Также в кинематической турбулентности вероятности появления интенсивных фокусировок оказываются 2–3 раза больше по сравнению со случаем термической турбулентности.

Шмелева С.М., Гаврилов Л.Р., Ильин С.А., Хохлова В.А. «Фокусировка ультразвука через грудную клетку при различной амплитудно-фазовой модуляции поля на излучателе» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 48-57 (2012)

Существенным ограничением для широкого клинического использования фокусированного ультразвука высокой интенсивности является наличие в тканях организма сильно отражающих или сильно поглощающих акустических препятствий. Под ними, прежде всего, понимаются кости грудной клетки, которые затрудняют проведение ультразвуковых хирургических операций на печени или сердце. Работа посвящена теоретическому обоснованию возможности динамической фокусировки ультразвука высокой интенсивности при наличии грудной клетки. На примере "идеализированного" фокусированного источника теоретически рассматривалась задача минимизации нагрева ребер и поддержания высоких значений интенсивности в фокусе. Предложены геометрический и дифракционный подходы для задания граничных условий на поверхности преобразователя. Полученные результаты сравнивались со случаем равномерного распределения колебательной скорости на излучателе. При одинаковой полной мощности излучателя оба подхода позволили существенно понизить потери мощности на ребрах, а также увеличить пиковое значение интенсивности в фокальной плоскости в 1.9 и в 2.3 раза для геометрического и дифракционного подходов, соответственно. Так, если при равномерном распределении потери на ребрах составляли 58% от всей излученной мощности, то при использовании геометрического подхода – 7.5%, а при дифракционном всего 1%. На основе геометрического подхода предложен метод отключения элементов фазированной решетки с целью минимизации поля на ребрах. Результаты исследований свидетельствуют, что метод может найти полезное практическое использование в ультразвуковой хирургии при наличии на пути распространения фокусированного ультразвука костей грудной клетки.

Крит Т.Б. «Сдвиговые волны в резонаторе с кубичной нелинейностью» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 58-69 (2012)

Исследуются сдвиговые волны конечной амплитуды в одномерном резонаторе в виде слоя резиноподобной среды с жёсткой пластиной конечной массы на верхней поверхности слоя. Нижняя граница слоя колеблется по гармоническому закону с заданным ускорением. Уравнение движения частиц в резонаторе находилось с использованием модели среды с одним временем релаксации и кубичной зависимости сдвигового модуля от деформации. Амплитуда и форма сдвиговых волн в резонаторе рассчитывались численно методом конечных разностей на смещённых сетках. Измерения проводились в резонаторе в виде слоя резиноподобного полимера пластисола. По экспериментальной зависимости механического напряжения от сдвиговой деформации определялся сдвиговый модуль полимера при малых деформациях и нелинейный коэффициент. Сдвиговая вязкость и время релаксации измерялись по амплитудно-частотной характеристике, соответствующей линейному режиму. Амплитуды колебаний в резонаторе достигали значений, при которых максимальные сдвиговые деформации в слое составляли 0.4–0.6, что позволяло наблюдать нелинейные эффекты. Измеренные зависимости резонансной частоты от амплитуды колебаний соответствовали расчётным, полученным при меньшем значении нелинейного коэффициента. Исследована эволюция резонансных кривых и профилей ускорения верхней границы слоя при различных амплитудах ускорения его нижней границы. Проведён гармонический анализ профилей. Показано, что с ростом амплитуды колебаний в резонаторе значение резонансной частоты увеличивается, а форма резонансной кривой становится асимметричной. При достаточно больших амплитудах наблюдается область бистабильности. Обнаружена зависимость нелинейных эффектов от положения неоднородностей в резонаторе.

Фокин А.В. «Зависят ли параметры установившегося режима вынужденных колебаний осциллятора с сухим трением от начальных данных?» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 70-76 (2012)

Рассматривается задача о вынужденных колебаниях осциллятора с сухим трением при гармоническом возбуждении. Исследуется вопрос о том, зависят ли параметры установившегося режима колебаний от начальных данных, к которым относятся начальное положение и скорость колеблющегося тела, а также начальная фаза внешнего воздействия, возбуждающего колебания осциллятора. Показано, что при достаточно малом трении, когда в установившемся режиме колебаний отсутствуют остановки ненулевой длительности, и частотах возбуждения меньших частоты собственных колебаний осциллятора в отсутствие трения в четное число раз, соотношение между максимальным и минимальным значением смещения колеблющегося тела в установившемся режиме зависит от начальных условий. Наиболее сильно эта зависимость проявляется при частоте возбуждения равной половине собственной частоты колебаний осциллятора.

Комкин А.И. «О выборе параметров резонатора Гельмгольца в узком канале» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 77-84 (2012)

Анализируется зависимость акустических характеристик резонатора Гельмгольца в канале от его геометрических параметров, выраженных в безразмерном виде через диаметр канала. Показано, что для такой системы ширина полосы резонансной кривой, в отличие от относительной ширины полосы, не зависит от объема резонатора, а для увеличения ширины полосы длину горла следует делать как можно меньшей. Введено понятие минимально возможного объема резонатора Гельмгольца, обеспечивающее с учетом вязких потерь в горле требуемое снижение шума на резонансной частоте.

Лапин А.Д. «Дифракционная решетка как отражатель мод в волноводе» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 85-88 (2012)

Рассмотрена задача о рассеянии m-й симметричной моды решеткой из Q колец одинаковых близко расположенных друг от друга резонаторов Гельмгольца, присоединенных горлышками к стенкам широкой круглой трубы. Расстояние между кольцами равно половине длины волны этой моды при частоте, равной или близкой собственной частоте кольца резонаторов при учете присоединенной массы и взаимодействия соседних колец через неоднородные моды. Рассчитан коэффициент отражения m-й моды от этой дифракционной решетки.

Максимов Г.А., Ларичев В.А. «О расчете индикатрисы рассеяния шероховатой поверхности» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 89-102 (2012)

Приводятся сравнительные расчеты индикатрис рассеяния жесткой и мягкой шероховатых поверхностей при различных видах корреляционной функции и значениях параметра Рэлея. Обосновывается возможность упрощенного расчета индикатрис рассеяния шероховатой поверхности при произвольном значении параметра Рэлея. Расчетные формулы для индикатрисы рассеяния получены в рамках разложения по кратности рассеяния поля на поверхности и используют в качестве основного ограничения малость наклонов поверхности и малость взаимного затенения ее точек.

Плахов А.Ю. «Невидимые тела с зеркальной поверхностью» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 103-106 (2012)

Рассматриваются некоторые вопросы невидимости тел с зеркальной поверхностью в рамках геометрической оптики.

Баюк И.О. «Теоретические основы определения эффективных физических свойств коллекторов углеводородов» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 107-120 (2012)

Коллекторы углеводородов представляют собой порово-трещиноватые среды и могут рассматриваться с позиций теории микронеоднородных сред. Анализируется возможность использования решения, полученного Эшелби для связи локального и внешнего полей деформации в однородной упругой среде с эллипсоидальным включением, для определения эффективного тензора упругости порово-трещиноватых сред. На основе этой связи выводится формула для эффективного тензора упругости среды с большим числом включений. Применимость этой формулы для расчета эффективного тензора упругости порово-трещиноватых сред продемонстрирована путем сравнения теоретических значений упругих модулей и данных эксперимента для сред с компонентами, имеющими резко контрастные свойства. Показано, что данное решение для эффективного тензора упругости совпадает с решением, полученным в сингулярном приближении теории эффективных сред. Предлагается обобщенная формула для определения эффективных физических свойств порово-трещиноватых сред.

Свет В.Д., Байков С.В., Монтейро М., Сандиландс Д. «О проблемах акустического мониторинга нефтяных резервуаров» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 121-130 (2012)

Нефтяные резервуары с сырой нефтью являются объектами с повышенной экологической опасностью и многие их параметры должны постоянно контролироваться и измеряться. В процессе эксплуатации нефтяных танков могут происходить деформации их стенок, дна, возникать коррозия и накапливаться осадки (шлам). Существует много методов и различных технологий для осуществления инспекций нефтяных танков, среди которых, как представляется авторам, акустические технологии имеют много преимуществ. Обсуждается одна их проблем мониторинга нефтяных танков – проблема акустического профилирования шлама, который в большом количестве сокращает объем танка и ускоряет коррозию. Обсуждаются различные физические эффекты, возникающие при распространении звука в сырой нефти и представлены примеры акустических изображений поверхности шлама и оценки его объемов.

Вадов Р.А. «Дисперсионные свойства черноморского подводного звукового канала» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 131-140 (2012)

Рассматриваются уникальные особенности Черноморского подводного звукового канала (ПЗК). Оконечная часть взрывного сигнала, принятого в Черноморском ПЗК на расстоянии 200 км и более от источника, представляет собой квазигармонический сигнал с плавно меняющейся частотой и явно блочной структурой, хорошо согласующейся с блочной структурой спектра взрывного сигнала. Анализируются интерференционные явления, приводящие к экспериментально наблюдаемым частотно-временным характеристикам оконечной части взрывных сигналов. Проводится сравнительный анализ экспериментальных материалов, полученных с разницей в семь лет практически на одной и той же трассе дальнего распространения взрывных сигналов. Выясняются основные причины межгодичной изменчивости условий канального распространения звука в Черном море. Обсуждаются материалы аналогичного опыта, проведенного с более мощными зарядами и с расположением приемного судна в районе основного (периферийного) течения.

Соколов В.А., Апухтина С.П. «Расчёт вероятных распределений в пространстве гидрологических полей во фронтальных зонах океана» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 141-146 (2012)

Описывается метод расчёта вероятных распределений в пространстве в районах морских фронтальных зон полей температуры – Т, солёности – S и плотности морской воды – ρ. Показано, что во фронтальных зонах использование традиционных методов расчёта этих полей часто приводят к маловероятным результатам. Объясняются причины появления таких результатов, разрабатывается метод их селекции с последующей заменой их маловероятных значений на ближайшие к ним вероятные величины этих характеристик. Сопоставление расчётных значений полей Т, S, ρ, в зоне фронта Гольфстрима, рассчитанными традиционным способом с полями этих величин, прошедших вероятностную коррекцию по разработанному в данной работе методу, показало, что они хорошо дополняют друг друга. Первые локализуют области фронтальных зон в пространстве и дают общую характеристику изменений полей Т, S, ρ в этих зонах. Разработанный метод выявляет в этих полях важные структурные элементы, которые отсутствуют в полях средних значений этих величин, но ранее неоднократно описывались в натурных наблюдениях.

Чеботарева И.Я. «Структура и динамика геосреды в шумовых сейсмических полях, методы и экспериментальные результаты» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 147-156 (2012)

Приводится описание пассивного подхода к исследованию геосреды, позволяющего извлекать информацию о строении земной литосферы и протекающих в ней геодинамических процессах, содержащуюся в шумовых сейсмических полях. Приведено описание основных алгоритмов и полученных с их использованием экспериментальных результатов.

Булыженков И.Э. «Нужно удерживать непрерывную частицу в левой части уравнения Эйнштейна и переходить к парадигме непустого пространства» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 157-158 (2012)

Энергия массивной элементарной частицы радиально распределена в пространстве, причем плотность этого распределения и есть источник гравитации согласно общей теории относительности. Геометризация потоков Риччи успешно описывает и поля и распределенные энергетические источники, которые не должны дублироваться формальной правой частью в уравнении Эйнштейна. Ньютоновская гравитация и статическое уравнение сильного гравитационного поля соответствуют обнулению тензору Эйнштейна, а не его противопоставлению тензору точечной материи в правой части уравнения 1915 года. В природе не бывает пустого пространства, и парадигма точечных частиц должна быть заменена парадигмой непрерывных масс в общем материальном пространстве.

Урусовский И.А. «Интервал теории относительности как проекция перемещения частицы в многомерном пространстве» Акустика неоднородных сред. Ежегодник Российского акустического общества. Сборник трудов научной школы проф. С.А. Рыбака. Вып. 12, с. 159-164 (2012)

Показано, что для евклидовых пространств с числом пространственных измерений большим трёх справедливы преобразования Лоренца, если собственное время элементарной частицы пропорционально пути, пройденном ею в дополнительном пространстве, при условии, что элементарные частицы движутся со скоростью света в полном пространстве.