Жегулин Г.В., Зимин А.В., Родионов А.А. «Анализ дисперсионных зависимостей и вертикальной структуры внутренних волн в Белом море по экспериментальным данным» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 9, № 4, с. 47-59 (2016)

В ходе экспедиционных работ летом 2012 г. в Белом море в юго-восточной части Горла и Западной и Восточной Соловецких Салмах были выполнены экспериментальные исследования короткопериодной изменчивости поля температуры, имеющей характерные свойства внутренних волн с временными масштабами менее часа. Для кусочно-постоянных и кусочно-экспоненциальных аппроксимаций распределения плотности с глубиной найдены аналитические решения краевой задачи и соответствующие дисперсионные зависимости для внутренних волн. Вычисление собственных функций численным и аналитическим методом произведено для трех моделей распределения плотности: экспоненциальной (линейной), двухслойной и трехслойной. Определены характеристики волн, а также их вертикальные структуры путем вычисления собственных функций для плотностных моделей и численного расчета собственных функций для произвольного распределения плотности. Наименьшее расхождение между численными и аналитическими оценками относится к Восточной Соловецкой Салме. Дисперсионные характеристики внутренних волн для района Горла, полученные аналитическим путем, сильно зависят от оценки частоты Вяйсяля–Брента. Установлено, что волнами, называемыми нехарактерными, охвачены приповерхностная толща вод в Горле и область в районе слоя скачка плотности в Западной Соловецкой Салме.

Коваль К.А., Сухоруков А.Л., Чернышев И.А. «Результаты верификации численного метода расчета гидродинамических и гидроакустических характеристик плавникового движителя» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 9, № 4, с. 60-72 (2016)

На основе численных методов динамики вязкой жидкости определены гидродинамические и гидроакустические характеристики машущего крыла как основного конструктивного элемента плавникового движителя. Для верификации расчетной модели и последующего анализа плавниковых движителей более сложных конструктивных схем проведено сопоставление численных результатов с соответствующими аналитическими решениями и экспериментальными данными. Гидродинамические характеристики определялись на основе численного решения уравнений Навье–Стокса, осредненных по Рейнольдсу, замкнутых κ-ε Realizable моделью турбулентности. Для обеспечения вращения крыла в потоке использовался реализованный во многих расчетных комплексах механики жидкости и газа механизм «скользящих вычислительных сеток». Описан гибридный подход к построению математических моделей для определения шума плавникового движителя в дальнем поле с использованием уравнения Фокс Вильямса–Хоукингса. Верификация данного метода осуществлена на основе сопоставления вычислительных результатов с экспериментальными значениями уровней звукового давления при обтекании цилиндра потоком вязкого газа. Проведено сопоставление расчетных значений амплитуд пульсаций давления в дальнем поле при колебаниях крыла с аналитическими оценками, полученными в рамках модели воздействия на жидкость сосредоточенной пульсирующей силы как излучателя первого порядка. Предложенные вычислительные подходы могут применяться при проектировании перспективных пропульсивных систем, в основе которых используется машущее крыло.

Микушин И.И., Серавин Г.Н. «Обратные задачи восстановления вертикального распределения скорости звука в море» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 9, № 4, с. 73-84 (2016)

Задача определения характеристик морской среды по зафиксированным значениям излученных и принятых отраженных акустических сигналов от различных рассеивателей без непосредственного измерения самих характеристик корабельными погружающимися зондами является актуальной и востребованной. Оценка влияния вертикального распределения скорости звука от поверхности до дна в морском волноводе производится непосредственно перед использованием различной гидроакустической аппаратуры. Возможность использования информации, заложенной в принятом отраженном от цели акустическом сигнале, для получения характеристик о морской среде может значительно упростить характер эффективного использования судовой гидроакустической аппаратуры. В работе рассматриваются алгоритмы решения обратных задач восстановления вертикального распределения скорости звука при зондировании с судна акустических рассеивателей звука в водной среде естественного происхождения, относительно крупных одиночных или многочисленных мелких, находящихся в объеме, ограниченном характеристиками направленности судовых антенн, поверхностью моря и дном. Показано, что наиболее приемлемым для практического использования является алгоритм восстановления вертикального распределения скорости звука способом линеаризации при зондировании в водной среде с судна одиночных рассеивателей звука, имеющих размеры более одной длины волны излучаемого сигнала.

Марасёв С.В., Машошин А.И. «Оптимальная частота работы гидроакустических средств обнаружения в реальном океаническом волноводе» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 9, № 4, с. 85-92 (2016)

Оптимальная частота играет важную роль при проектировании и применении гидроакустических средств различного назначения. Для простоты расчет оптимальной частоты для конкретного гидроакустических средства принято выполнять с использованием упрощенных формул, не учитывающих особенности распространения сигналов и шумов моря в конкретном районе Мирового океана, что приводит к определенным ошибкам в выборе оптимальной частоты. Целью работы является исследование оптимальной частоты шумопеленгования и гидролокации с учетом всех влияющих факторов, в том числе частотной зависимости аномалии распространения сигнала и вертикальной анизотропии шумов моря. Проведенное исследование показало, что в реальном океаническом волноводе оптимальные частоты всегда ниже рассчитанных без учета частотной зависимости аномалии распространения акустического сигнала. Причем величина этого расхождения в результатах расчета зависит от гидроакустических условий в районе. Наибольшее расхождение имеет место в условиях положительной рефракции, когда акустическая энергия распространяется путем отражения от поверхности моря. В этих условиях на величину оптимальной частоты существенное влияние оказывает волнение поверхности моря: чем волнение больше, тем оптимальная частота ниже. Наибольшее влияние аномалии распространения сигнала наблюдается на дистанциях 3–30 км. Это объясняется тем, что на меньших дистанциях гидроакустические условия слабо влияют на распространение сигнала, а на больших дистанциях основное влияние на оптимальную частоту оказывает пространственное затухание сигнала.