Румянцев К.А. «Численное моделирование ближнего акустического поля бесконечной пластины, возбуждаемой сосредоточенной силой» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 1-1, с. 103-108 (2018)

Численное моделирование процессов излучения звука упругими телами является актуальной задачей при разработке средств акустической защиты (САЗ), акустических преобразователей, а также при снижении уровней шума машин и механизмов. При решении данных задач широкое распространение получил метод конечных элементов (МКЭ). В связи с этим представляет интерес оценка достоверности полученных этим методом решений. Целью работы является сопоставление результатов, полученных с помощью МКЭ, и аналитического решения для известной задачи об излучении звука. В статье рассмотрена задача об излучении звука упругой бесконечной пластиной (аналитическое решение опубликовано ранее). Выполнен расчет поля комплексного акустического давления вблизи пластины с помощью аналитических и численных моделей. Рассчитаны значения поля комплексного акустического давления вблизи пластины. Выполнено сравнение результатов, полученных методом конечных элементов и с помощью аналитического уравнения. Результаты численного моделирования и аналитического расчета хорошо согласуются между собой, что подтверждает возможность применения метода конечных элементов для моделирования процессов излучения звука упругими телами.

Nagaraja Ja., Venkatesham B. «Воссоздание источника звука на гибкой пластине, поддерживаемой полостью, с использованием метода эквивалентного источника» Noise Theory and Practice (Электронный ресурс), 4, № 1, с. 5-17 (2018)

Для исследования контроля шума необходима характеристика звукового излучения тонких гибких конструкций, которые ограждают источники звука. Это включает конструктивно-акустическую связь между гибкой конструкцией и акустической полостью. Целью настоящего исследования является воссоздание источника звука на несвязанных и связанных частотах с использованием метода эквивалентного источника (ESM) для прямоугольной коробки с одной упругой стенкой. Данные для воссоздания генерируются на основе численного моделирования вместо фактических измерений. Обсуждается влияние регуляризации и соотношения сигнал/шум (SNR) на точность воссоздания. Разработана численная модель для понимания явления связи между конструктивной и акустической подсистемами.

Борисов В.И., Сергеев С.С., Новиков В.А., Прокопенко Е.Н. «Акустическое поле излучения активных концентраторов на основе пьезопластин в виде поверхностей второго порядка» Вестник Белорусско-Российского университета, № 1, с. 104-111 (2018)

Методом численного анализа рассчитано акустическое поле излучения фокусирующих акустических преобразователей на основе круглых пьезопластин в виде сегментов поверхностей сферы, параболоида, гиперболоида и эллипсоида вращения. Показано, что наиболее эффективным концентратором акустической энергии в фокусе является пьезопластина в виде параболоида вращения. Акустические поля пьезопреобразователей на основе параболоидных и сферических пьезопластин имеют схожие закономерности, заметно отличающиеся от закономерностей акустических полей, формируемых пьезопластинами в виде эллипсоида и гиперболоида вращений, которые излучают почти идентичные акустические поля.

Цай Ц., Пан Ц., Крыжановский А., Е.Ш. «Численное исследование переходного режима обтекания цилиндра и генерации звука» Теплофизика и аэромеханика, № 3, с. 343-360 (2018)

С помощью метода крупных вихрей LES рассчитывается пространственное турбулентное обтекание цилиндра несжимаемой жидкостью при числе Маха

Черкасов Д.Ю, Шугаев Ф.В. «Эволюция акустического излучения ансамбля вихревых колец в воздухе» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, № 2, http://vmu.phys.msu.ru/toc/2018/2 (2018)

Исследована эволюция акустического излучения от ансамбля вихревых колец в воздухе на основе нестационарных уравнений Навье–Стокса. Использованы разложения искомых функций в ряд по степеням начальной завихренности, которая считается малой величиной. Система уравнений Навье–Стокса сводится к параболической системе с постоянными коэффициентами при старших производных. Задача ставится следующим образом. Завихренность определена внутри тороида при t = 0. Остальные параметры газа полагаются постоянными во всем пространстве в начальный момент времени. Решение выражается через кратные интегралы, которые рассчитываются с помощью сеток Коробова. Исследованы колебания плотности. Результаты показывают, что спектр частот зависит от времени. А именно, при малых временах наблюдаются высокочастотные колебания. Затем появляются низкочастотные колебания. В то же время амплитуда высокочастотных колебаний уменьшается по сравнению с низкочастотными. Таким образом, происходит переход энергии от высокочастотного спектра к низкочастотному. Представленные результаты могут быть полезны для изучения для моделирования затухающей сеточной турбулентности.

Глебова Г.М., Жбанков Г.А., Харахашьян А.М., Селезнёв И.А. «Векторно-скалярные характеристики акустического поля в ближней зоне вибрирующей пластины» Гидроакустика, № 21, с. 37-45 (2015)

Характеристики векторно-скалярного акустического поля вибрирующей пластины получены с использованием двух подходов. Первый – строгий теоретический расчет вибрационных и акустических полей зависит от физических и геометрических параметров пластины и окружающей среды. Во втором полагается, что шум создается совокупностью случайных источников, распределенных по поверхности пластины. Показано, что энергетические и пространственно-корреляционные характеристики акустического поля шумов, рассчитанные с использованием двух подходов, идентичны. Модель случайных источников упрощает расчеты и может использоваться при проектировании векторно-скалярных приемных систем, устанавливаемых на борту носителя. В работе приводятся экспериментальные характеристики шумов, образованные вибрирующей пластиной, которые совпадают с теоретически рассчитанными параметрами векторно-скалярного акустического поля помех.

Барышев Д.А., Добромыслова Е.В., Супрунова В.И. «Технология производства пьезокерамических элементов, обладающих улучшенной временной и температурной стабильностью» Гидроакустика, № 24, с. 28-37 (2015)

Описана технология производства пьезокерамических элементов, обладающих улучшенной временной и температурной стабильностью для высокоэффективных гидроакустических преобразователей и антенн. Преимущества разработанных элементов позволяют использовать и транспортировать пьезокерамические изделия в условиях отрицательных температур.

Глебова Г.М., Жбанков Г.А., Харахашьян А.М., Селезнев И.А. «Направленность излучения вибрирующей пластины в ближней зоне» Гидроакустика, № 28, с. 10-19 (2016)

Направленность акустического поля помех, которое создается вибраторами на экспериментальном макете, сравнивается с теоретически рассчитанной направленностью излучения в ближней зоне. Теория расчета вибрационных и акустических полей разработана для пластин, инженерная конструкция которых наиболее точно описывает реальные объекты и соответствует пластинам конечных размеров, закрепленных по краям. Экспериментальные измерения выполняются при синхронной работе вибраторов под воздействием гармонических или широкополосных непрерывных сигналов, а также при асинхронной работе вибраторов под воздействием широкополосных импульсных сигналов. Рассматриваемый вопрос связан с практическим использованием полученных результатов при проектировании эффективных алгоритмов подавления шумов носителя.

Коновалов С.И., Кузьменко А.Г. «О частотах резонанса и антирезонанса пластинчатого пьезокерамического преобразователя, рассматриваемого с точки зрения согласования с генераторным устройством» Дефектоскопия, № 6, с. 17-22 (2018)

Изучены вопросы, связанные с понятиями резонансной и антирезонансной частот для пьезокерамической пластины, односторонне нагруженной на воду. Рассматриваемой характеристикой данного преобразователя является входной электрический импеданс. Численно-расчетным путем исследованы зависимости резонансной и антирезонансной частот от квадрата коэффициента электромеханической связи пьезоактивного материала. Проведены некоторые сравнения результатов данной работы и задачи определения соответствующих частот для условия получения максимальной колебательной скорости на излучающей грани пьезопластины.

Наседкин А.В., Наседкина А.А., Рыбянец А.Н. «Моделирование и конечно-элементный анализ преобразователя из пористой пьезокерамики в форме диска с плосковогнутой поверхностью» Дефектоскопия, № 6, с. 23-31 (2018)

Проведено исследование дискового пьезопреобразователя с одной плосковогнутой поверхностью. Специфическая форма конструкции придает преобразователю большую гибкость и повышает его эффективность аналогично известным излучателям типа Cymbal и Moonie. Для анализа преобразователя использованы конечно-элементные технологии и программный комплекс ANSYS. Изучено влияние пористости пьезокерамического материала преобразователя на его рабочие характеристики в статическом режиме и в режимах установившихся колебаний. В проведенных расчетах для учета пористости пьезокерамики использованы данные вычислительных экспериментов по решению задач гомогенизации методами эффективных модулей и конечных элементов.

Кузькин В.М., Пересёлков С.А., Казначеев И.В., Ткаченко С.А. «Разрешение шумовых источников» Вестник Воронежского государственного университета (ВГУ). Серия Физика. Математика, № 1, с. 5-24 (2018)

Рассмотрена возможность использования интерферометрического метода для разрешения шумовых источников различной интенсивности на фоне изотропной помехи в океаническом волноводе. Предложенный метод основан на двукратном преобразовании Фурье интерференционной картины, формируемой во время движения шумового источника в океаническом волноводе. Представлены результаты численного эксперимента разрешения трех шумовых на фоне изотропной помехи. Вычислительный эксперимент реализован на основе интерферометрического метода локализации источника с использованием векторно-скалярных приемников. Выполнен сравнительный анализ точности определения координат источника: пеленга, радиальной скорости, удаленности, глубины. Разрешающая способность рассматривается как возможность раздельного обнаружения и идентификации каждого источника. В качестве критерия разрешающей способности принимается точность, с которой координаты каждого источника определяются при наличии других источников на фоне помехи.

Парфенов В.И., Струков И.Ф., Кунаева Н.А., Струков К.А., Савотченко С.Е. «Способы изменения формы диаграммы направленности фазированной антенной решетки миллиметрового диапазона» Вестник Воронежского государственного университета (ВГУ). Серия Физика. Математика, № 1, с. 35-43 (2018)

Габаритные размеры антенн, применяемых в телекоммуникационных системах, существенно зависят от длины волны (частотного диапазона) принимаемых сигналов. Стремление к уменьшению размеров антенн предполагает работу в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн. При этом важное значение имеет возможность трансформации формы диаграммы направленности таких антенн. Такая трансформация была проделана в данной работе: на основе теоретического анализа определены способы подавления аномальных боковых лепестков диаграмм направленности. Экспериментальным путем, с помощью специально разработанного измерительного стенда, была подтверждена возможность использования подобных способов трансформации диаграммы направленности в миллиметровом диапазоне: путем перехода разреженных решеток в заполненные, путем изменения размера излучающих элементов, а также путем перехода от эквидистантных решеток к неэквидистантным.

Скалиух А.С., Герасименко Т.Е., Оганесян П.А., Соловьева А.А. «Влияние геометрических и физических параметров на резонансные частоты ультразвуковых колебаний системы упругих и пьезоэлектрических элементов» Вестник Донского государственного технического университета (ДГТУ), 17, № 4, с. 5-13 (2017)

Введение. Исследованы резонансные частоты продольных колебаний системы, состоящей из цепочки разных по геометрическим и физическим параметрам элементов: пьезокерамического, упругих и акустического. Проведено сравнение результатов в пакетах COMSOL и ACELAN. Оценена зависимость значения первой собственной частоты от геометрических параметров. Исследовано влияние динамической вязкости на АЧХ продольных колебаний. Материалы и методы. Для исследования выбрана система упругих и акустических элементов, позволяющая описывать работу ультразвукового режущего устройства. Возбудителем колебаний выступает пьезокерамический преобразователь, совершающий колебания по толщине. Концентратор колебаний и стержневой элемент принимаются в качестве упругих элементов и выполнены из нержавеющей стали. Имитатором режущего элемента выступает акустическая жидкость. Проведен модальный и гармонический анализ сложной системы, состоящей из разных по физическим свойствам элементов. Результаты исследования. Построены осесимметричная и трехмерная конечноэлементные модели исследуемой системы. Для концентратора колебаний предложены различные виды кривизны и толщины звена с изменяемой формой поверхности. Получены первые собственные частоты продольных колебаний стержневого элемента, контактирующего с акустической жидкостью. Установлено хорошее согласие с результатами работы конечноэлементного пакета ACELAN. Получены амплитудно-частотные характеристики колебаний концевой части вблизи первой резонансной частоты. Отмечено, что вязкость акустической среды мало влияет на амплитуду колебаний упругого стержня и совсем не влияет на резонансную частоту. Обсуждение и заключения. Гармонический и модальный анализ показал, что высокочастотные продольные колебания стержневого элемента значительно зависят от тангенса угла потерь упругих элементов и слабо зависят от вязкости контактирующей акустической среды. Полученные результаты могут представлять интерес при конструировании ультразвуковых режущих медицинских приборов.