Ермаков А.В., Марчевский И.К., Щеглов Г.А. «Численное моделирование вынужденных колебаний стержня в пространственном потоке» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника, № 4, с. 50-63 (2014)

Исследуется актуальная для многих технических приложений задача прямого численного моделирования вынужденных колебаний стержня в потоке, вызываемых его нестационарным пространственным вихревым обтеканием. Описан оригинальный алгоритм численного моделирования, в котором динамика стержня рассчитывается методом разложения по собственным формам, а процесс вихреобразования моделируется бессеточным лагранжевым методом вихревых элементов. Собственные частоты и формы колебаний определяются методом конечных элементов в коммерческом пакете MSC.Nastran. В методе вихревых элементов использована гипотеза потока завихренности, а в качестве вихревого элемента выбрана новая модель симметричного вортона-отрезка. Гидродинамические нагрузки рассчитываются с использованием аналога интеграла Коши–Лагранжа. Программная реализация метода вихревых элементов использует технологию распараллеливания MPI. Представлены результаты тестирования алгоритма на модельной задаче. Динамика стержня описывается шестью первыми тонами колебаний; вихревой след моделируется при помощи нескольких десятков тысяч вортонов. В результате расчета за стержнем формируется пространственная вихревая дорожка Кармана, частота схода вихрей близка к наблюдаемой в экспериментах. Исследовано пространственное движение стержня. Получены траектории движения сечений стержня и спектр их перемещений, в котором преобладает частота схода вихрей Кармана и вторая собственная частота колебаний. Установлен эффект снижения лобового сопротивления упругого стержня на 15–20% по сравнению с абсолютно жестким. Разработанный алгоритм позволяет исследовать взаимодействие элементов конструкций с набегающим потоком, при этом форма и упругая модель могут быть достаточно сложными. По сравнению с известными сеточными методами предложенный подход позволяет существенно сократить время проведения расчетов.

Щуров В.А., Ляшков А.С., Щеглов С.Г., Ткаченко Е.С., Иванова Г.Ф., Черкасов А.В. «Локальная структура интерференционного поля мелкого моря» Подводные исследования и робототехника, № 1, с. 58-67 (2014)

Статистическому анализу фазовых и векторных энергетических характеристик акустического интерференционного поля мелкого моря посвящена данная работа. Математическая обработка векторного акустического поля основывается на преобразованиях Фурье и Гильберта и основных векторных уравнениях акустического поля. Методика эксперимента основана на векторно-фазовых измерениях. Эксперимент проведен в Японском море в 2013 г. Приемная 16 канальная комбинированная система находилась на глубине 15 м, при глубине места ∼30 м, диапазон исследуемых частот – 108±2 Гц. Результатом эксперимента являются следующие функции времени: разностно-фазовые характеристики четырех компонент поля, х-, у-, z-компоненты функции когерентности, нормированные компоненты ротора интенсивности, огибающие акустического давления. Статистическая обработка экспериментальных данных основана на анализе распределений плотности вероятности разности фаз компонент векторного поля и нормированных ортогональных компонент ротора вектора интенсивности. Статистический анализ экспериментальных данных показал: движение энергии в горизонтальной и вертикальной плоскостях волновода мелкого моря существенно различно; горизонтальная компонента вектора интенсивности испытывает длиннопериодные и локальные флуктуации, приводящие к случайному изменению направления движения энергии на противоположное; в вертикальной плоскости движение энергии происходит по почти-детерминированному периодическому процессу в направлении «поверхность–дно»; плотность вихревых локальных структур на 50 и 150 секундных реализациях составляет не менее 0,8; интерференционное поле статистически однородно. Полученные результаты являются оригинальными и могут быть полезны при построении реальной акустической модели мелкого моря.

Щелик Г.С. «Исследование распространения волн в нецилиндрических скважинах в анизотропной породе методом спектральных элементов» Труды Московского физико-технического института ( государственного университета) (МФТИ), 6, № 3, с. 142-153 (2014)

Известно, что анизотропия и нецилиндрическая геометрия скважины в ряде случаев существенно влияют на данные измерений акустического каротажа. Сравнительно мало внимания, однако, было уделено исследованию совместного влияния этих факторов на волновое поле и дисперсию нормальных мод. В рамках данного исследования методом спектральных элементов было проведено трехмерное моделирование кросс-дипольных измерений в нецилиндрических скважинах в трансверсально-изотропных породах. Установлено, что структура дисперсионных кривых изгибных мод определяется анизотропными свойствами среды на низких частотах и преимущественно габаритными размерами поперечного сечения на средних частотах. Кроме того, нецилиндричность вносит значительные погрешности в определение угла ориентации оси симметрии анизотропной породы, причем влияние геометрии скважины на дисперсию дипольных мод проявляется более сильно, если скорость поперечных волн в породе превышает скорость звука в жидкости. Ключевые слова: акустический каротаж, дисперсия, метод спектральных элементов, анизотропия, нецилиндрические скважины.

Багаев С.Н., Боярчук А.А., Гапонов-Грехов А.В., Дианов Е.М., Карлов Н.В., Конов В.И., Крохин О.Н., Месяц Г.А., Осико В.В., Пашинин П.П., Руденко О.В., Щербаков И.А. «Фёдор Васильевич Бункин (к 80-летию со дня рождения)» Успехи физических наук, 179, № 1, с. 109-110 (2009)

17 января 2007 г. исполнилось 80 лет академику Фёдору Васильевичу Бункину – выдающемуся физику и организатору отечественной науки, видному представителю отечественной школы радиофизики и квантовой электроники. Своими фундаментальными работами Ф.В. Бункин развил идеи этой школы в новые направления лазерной физики, нелинейной оптики и акустики, дистанционного зондирования атмосферы и океана, физики конденсированных сред.

Щербаков И.П., Чмель А.Е. «Ударное разрушение гранитов в диапазоне температур 20–500°С» Геология и геофизика, 55, № 10, с. 1543-1549 (2014)

Накопление гипоцентров и распространение трещин в деформированных горных породах сопровождается генерацией упругих волн, в частности, в области акустических частот. Эти процессы имеют место как в тектонических структурах, так и в лабораторных условиях. Поэтому данные лабораторных экспериментов по акустической эмиссии (АЭ) из нагруженных образцов часто используются для интерпретации природных сейсмических явлений. Однако лабораторные опыты обычно проводятся при комнатной температуре, тогда как температура горных пород на глубине формирования очагов землетрясений может достигать нескольких сотен градусов Цельсия. В этом сообщении приведены результаты исследования АЭ из гранитов нескольких видов, подвергнутых ударному разрушению при различной температуре. Было найдено, что распределение энергии во временных рядах импульсов АЭ из мелкозернистого гранита при температурах от 20 до 500°С описывается соотношением, подобным закону Гуттенберга-Рихтера; для средне- и крупнозернистых гранитов это соотношение выполняется только в диапазоне температур 20–300°С. При температурах выше 300°С два последних материала проявили случайное (пуассоновское) распределение энергии в импульсах АЭ.

Марапулец Ю.В., Ларионов И.А., Мищенко М.А., Щербина А.О., Солодчук А.А., Шевцов Б.М. «Отклик высокочастотной геоакустической эмиссии на активизацию пластических процессов в сейсмоактивном регионе» Сборник трудов 1-й Всероссийской Акустической конференции (Москва, РАН, 6–10 октября 2014 г.), секция "Геоакустика", с. 13-19 (2014)

Излагаются результаты исследований геоакустической эмиссии, которые, начиная с 1999 г. проводятся в сейсмоактивном регионе на полуострове Камчатка. Особенностью экспериментов является использование для регистрации эмиссии широкополосных пьезокерамических гидрофонов, установленных в воде у дна природных и искусственных водоемов. Применение приемников такого типа позволило, по сравнению со стандартными геофонами, расширить частотный диапазон регистрации до 0.1–11000 Гц. В ходе исследований выявлена связь между активизацией деформационных процессов в приповерхностных осадочных породах и высокочастотными аномалиями в геоакустических сигналах. Наиболее ярко она проявляется на заключительной стадии подготовки землетрясений.

Марапулец Ю.В., Ларионов И.А., Мищенко М.А., Щербина А.О., Солодчук А.А., Шевцов Б.М. «Отклик высокочастотной геоакустической эмиссии на активизацию пластических процессов в сейсмоактивном регионе» Ученые записки физического факультета МГУ, № 6, с. 146311 (2014)

Излагаются результаты исследований геоакустической эмиссии, которые, начиная с 1999 г. проводятся в сейсмоактивном регионе на полуострове Камчатка. Особенностью экспериментов является использование для регистрации эмиссии широкополосных пьезокерамических гидрофонов, установленных в воде у дна природных и искусственных водоемов. Применение приемников такого типа позволило, по сравнению со стандартными геофонами, расширить частотный диапазон регистрации до 0.1–11000 Гц. В ходе исследований выявлена связь между активизацией деформационных процессов в приповерхностных осадочных породах и высокочастотными аномалиями в геоакустических сигналах. Наиболее ярко она проявляется на заключительной стадии подготовки землетрясений.

Иванова А.А., Козлов В.Г., Щипицын В.Д. «Подъемная сила, действующая на цилиндрическое тело в жидкости вблизи границы полости, совершающей поступательные колебания» Прикладная механика и техническая физика, 55, № 5, с. 55-64 (2014)

Исследуется осредненная подъемная сила, действующая на цилиндрическое тело вблизи границы полости с жидкостью, совершающей поступательные колебания. В экспериментах варьируются вязкость жидкости, размер и относительная плотность тела, параметры вибраций. Методом динамического подвеса тела в поле силы тяжести измерена подъемная сила, в случае, когда тело совершает инерционные колебания, не касаясь стенок. Установлено, что вибрации генерируют силу отталкивания, удерживающую "тяжелое" тело над дном полости, а "легкое" – на некотором расстоянии от верхней стенки. Показано, что влияние силы отталкивания проявляется на расстоянии, сравнимом с толщиной слоя Стокса, и возрастает по мере приближения к стенке. Приведено описание механизма генерации подъемной силы. Показано, что в случае больших безразмерных частот экспериментальные и теоретические результаты согласуются.

Гестрин С.Г., Щукина Е.В. «Математическое моделирование взаимодействия звуковых колебаний с цепочкой дислокаций в пьезоэлектрике» Вестник Саратовского государственного технического университета (СГТУ), 2, № 1, с. 19-28 (2014)

Построена и исследована математическая модель, описывающая взаимодействие звуковых волн с цепочкой дислокаций в пьезоэлектрическом кристалле. Показано, что взаимодействие между колебаниями, локализованными на отдельных дислокациях, осуществляется преимущественно за счет длинноволновых возмущений. Получено и исследовано дисперсионное уравнение и найдена оценка для групповой скорости волн, распространяющихся вдоль цепочки, а также для ширины областей, занятых допустимыми значениями частот колебаний при различных расстояниях между дислокациями.

Щуров В.А., Ляшков А.С., Щеглов С.Г., Ткаченко Е.С., Иванова Г.Ф., Черкасов А.В. «Локальная структура интерференционного поля мелкого моря» Подводные исследования и робототехника, № 1, с. 58-67 (2014)

Статистическому анализу фазовых и векторных энергетических характеристик акустического интерференционного поля мелкого моря посвящена данная работа. Математическая обработка векторного акустического поля основывается на преобразованиях Фурье и Гильберта и основных векторных уравнениях акустического поля. Методика эксперимента основана на векторно-фазовых измерениях. Эксперимент проведен в Японском море в 2013 г. Приемная 16 канальная комбинированная система находилась на глубине 15 м, при глубине места ∼30 м, диапазон исследуемых частот – 108±2 Гц. Результатом эксперимента являются следующие функции времени: разностно-фазовые характеристики четырех компонент поля, х-, у-, z-компоненты функции когерентности, нормированные компоненты ротора интенсивности, огибающие акустического давления. Статистическая обработка экспериментальных данных основана на анализе распределений плотности вероятности разности фаз компонент векторного поля и нормированных ортогональных компонент ротора вектора интенсивности. Статистический анализ экспериментальных данных показал: движение энергии в горизонтальной и вертикальной плоскостях волновода мелкого моря существенно различно; горизонтальная компонента вектора интенсивности испытывает длиннопериодные и локальные флуктуации, приводящие к случайному изменению направления движения энергии на противоположное; в вертикальной плоскости движение энергии происходит по почти-детерминированному периодическому процессу в направлении «поверхность–дно»; плотность вихревых локальных структур на 50 и 150 секундных реализациях составляет не менее 0,8; интерференционное поле статистически однородно. Полученные результаты являются оригинальными и могут быть полезны при построении реальной акустической модели мелкого моря.