Евдокимов И.Е., Епихин А.С., Калугин М.Д., Крапошин М.В. «Открытая библиотека для численного моделирования шума в дальнем поле» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 147-148 (2016)

В докладе сообщается текущее состояние разработки библиотеки с открытым исходным кодом libAcoustics для конечно-объёмного программного комплекса вычислительной гидродинамики OpenFOAM. К настоящему времени основные усилия разработчиков сосредоточены на создании базовых задач для тестирования версий библиотеки и возможной отработки специальных решателей и граничных условий, которые могут быть реализованы в OpenFOAM в перспективе. Рассматриваемые тестовые задачи включают в себя ряд простейших тестов, имеющих аналитическое решение: Одномерный домен, реализующий передачу гармонической волны для сравнения с решениями волнового уравнения, особенно в случае границы раздела двух сред (многофазные задачи); Одномерный домен, являющийся сильно упрощённой реализацией монополя – пульсирующей сферы, для тестирования численных схем; Двумерный домен, реализующий циклическую симметрию для моделирования сферы, колеблющейся вдоль одной оси (диполь). Данная задача может быть полезна как для тестирования численных схем, так и для тестирования решателей и библиотеки libAcoustics. Двумерный домен, реализующий циклическую симметрию для моделирования поршня в стенке. Данная реализация монополя может быть использована как для тестирования решателей (особенно, при использовании точных решений в ближнем поле). так и для тестирования библиотеки. На текущий момент в библиотеке реализована акустическая аналогия Кёрла для расчета шума, создаваемого обтекаемыми поверхностями при дозвуковом обтекании тела.

Егерева Э.Н., Егерев А.Ю., Зубов А.О. «Поперечные колебательные движения в вязкой жидкости, контактирующей с пористой средой» Вестник Мордовского университета, 28, № 2, с. 164-174 (2018)

Введение. Рассматривается решение двух задач о поперечных колебаниях в вязкой несжимаемой однородной жидкости, контактирующей с пористой средой (матрицей), насыщенной этой же жидкостью. Поверхностью раздела пористой среды и контактирующей с ней жидкости во всех рассмотренных случаях является плоскость. Материалы и методы. Для описания движения жидкости в пористой среде использовалось нестационарное уравнение Бринкмана. В граничных условиях учитывалось возможное скольжение жидкости в пористой среде вдоль твердой непроницаемой поверхности, ограничивающей пористую среду. Результаты исследования. Получены точные аналитические решения двух задач о внутренних поперечных волнах в вязкой жидкости, находящейся на слое пористой среды. Решение первой задачи показывает, что в вязкой жидкости могут существовать затухающие поперечные волны, скорость которых перпендикулярна направлению волны. В пористой среде амплитуда скорости монотонно уменьшается по мере удаления вглубь пористой среды. Сильное затухание волны происходит на расстоянии, приближенном к ее длине, поэтому дПоперечные колебательные движения в вязкой жидкости, контактирующей с пористой средой

Егерева Э.Н., Егерев А.Ю., Зубов А.О. «Поперечные колебательные движения в вязкой жидкости, контактирующей с пористой средой» Вестник Мордовского университета, 28, № 2, с. 164-174 (2018)

Введение. Рассматривается решение двух задач о поперечных колебаниях в вязкой несжимаемой однородной жидкости, контактирующей с пористой средой (матрицей), насыщенной этой же жидкостью. Поверхностью раздела пористой среды и контактирующей с ней жидкости во всех рассмотренных случаях является плоскость. Материалы и методы. Для описания движения жидкости в пористой среде использовалось нестационарное уравнение Бринкмана. В граничных условиях учитывалось возможное скольжение жидкости в пористой среде вдоль твердой непроницаемой поверхности, ограничивающей пористую среду. Результаты исследования. Получены точные аналитические решения двух задач о внутренних поперечных волнах в вязкой жидкости, находящейся на слое пористой среды. Решение первой задачи показывает, что в вязкой жидкости могут существовать затухающие поперечные волны, скорость которых перпендикулярна направлению волны. В пористой среде амплитуда скорости монотонно уменьшается по мере удаления вглубь пористой среды. Сильное затухание волны происходит на расстоянии, приближенном к ее длине, поэтому дПоперечные колебательные движения в вязкой жидкости, контактирующей с пористой средой

Гордеева И.А., Егорова Ю.В., Баканова О.А. «Особенности восприятия звукового образа больными с право- и левосторонними поражениями головного мозга» Естественные и технические науки, № 6, с. 37-39 (2018)

Исследовалось восприятие неподвижных и движущихся звуковых образов, возникающих при дихотической стимуляции, группой больных с право- и левосторонними поражениями головного мозга.

Сыроватский С.В., Ясюкевич Ю.В., Веснин А.М., Едемский И.К., Воейков С.В., Живетьев И.В. «Влияние солнечных вспышек на ионосферу Земли в 24-ом цикле солнечной активности» Ученые записки физического факультета МГУ, № 4, с. 1840403 (2018)

В работе проведено исследование ионосферных эффектов по данным глобальных навигационных спутниковых систем ряда солнечных вспышек различных классов мощности (Х-, М-, С-класс) в период с 2014 по 2017 гг. Наши результаты демонстрируют, что алгоритм усреднения производной вариаций полного электронного содержания по всем станциям на освещенной стороне Земли точно может идентифицировать наличие вспышек X-класса и с достаточной для практики точностью наличие вспышек М-класса в автоматическом режиме (ошибка «пропуска сигнала» составляет примерно 2.76%). Также показано, что в отдельных случаях вариабельность ионосферного отклика является следствием отличия динамики солнечного излучения в рентгеновском и ультрафиолетовом диапазонах.

Елизарова Т.Г., Иванов А.В. «Регуляризованные уравнения для численного моделирования течений в приближении двухслойной мелкой воды» Журнал вычислительной математики и математической физики, 58, № 5, с. 741-761 (2018)

Построены регуляризованные уравнения для описания гидродинамических течений в приближении двухслойной мелкой воды. На основе этих уравнений выписана конечно-разностная условно-устойчивая разностная схема метода конечного объема. Тестирование разностной схемы выполнено для серии известных тестовых одномерных задач, включая задачи о распаде разрыва.

Елизарова Т.Г., Широков И.А. «Вычислительный эксперимент в задаче нестационарного обтекания сверхзвукового летательного аппарата» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 90-93 (2018)

В работе приводятся результаты прямого численного моделирован обтекания трехмерной модели сверхзвукового летательного аппарата и формирование вблизи его поверхности нестационарных отрывных вихревых зон, которые могут вызывать генерацию акустических колебаний. Расчет нестационарного течения впервые производится с использование квазигазодинамических (КГД) уравнений без применения традиционных для подобных задач вычислительных процедур вида лимитеров или ограничителей потоков. Ранее было показано, что численный алгоритм, основанный на КГД уравнениях, позволяет моделировать турбулентные течения при небольших числах Рейнольдса и Маха без привлечения дополнительных моделей турбулентности, таких как алгебраические моде или модели LES. В представленных далее расчетах модели турбулентности также не применяются

Елизарова Т.Г., Широков И.А. «Использование регуляриюванных уравнений гидродинамики для численного моделирования турбулентных течений при невысоких числах Рейнольдса» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 149-152 (2016)

В докладе представлены результаты численного моделирования ламинарных и турбулентных дозвуковых течений вязкого сжимаемого газа. Моделирование проведено на основе квазигазодинамических (КГД) уравнений. Рассмотрены свободные течения (вихрь Тейлора–Грина) и пристеночные (течение Куэтга). Сравнение результатов с эталонными данными из литературы, полученными посредством метода прямого численного моделирования (Direct Numerical Simulation. DNS) и метода крупных вихрей (Large-Eddy Simulation. LES). показывает, что КГД-алгоритм является адекватным средством моделирования свободного течения как в турбулентном. так и в ламинарном режимах. Сопоставление полученных результатов моделирования течения Куэтта с известными экспериментальными данными демонстрирует возможности КГД-алгоритма при моделировании ламинарных и турбулентных пристеночных течений. Отметим, что при переходе от ламинарного случая к турбулентному не требуется вносить изменения в КГД-алгоритм. достаточно увеличить число Рейнольдса. Аналогично. КГД-алгоритм не требует модификации при переходе от моделирования свободных течений к расчетам пристеночных течений. КГД-система может быть рассмотрена как система Навье–Стокса. усредненная на малом пространственно-временном интервале. Такое усреднение приводит к появлению дополнительных нелинейных слагаемых. пропорциональных малому параметру г. Эти слагаемые имеют вид производных второго порядка по пространственным координатам и приводят к увеличению энтропии течения, что позволяет говорить об их диссипативном характере. Подсеточная диссипация КГД-системы открывает перспективы её использования при моделировании ламинарно- турбулентного перехода и турбулентных течений в широком диапазоне чисел Рейнольдса. Различные варианты КГД-системы были опубликованы в монографиях и последующих работах по этой тематике.

Степаненко Д.А., Емельянова А.С., Плескач М.А., Солодкая Н.В. «Исследование характеристик составных кольцевых концентраторов ультразвуковых колебаний с помощью метода передаточных матриц» Техническая акустика, 18, № 1, http://www.ejta.org/ru/stepanenko2 (2018)

Рассмотрено применение метода передаточных матриц для решения задач расчета и проектирования составных кольцевых концентраторов ультразвуковых колебаний. На основе численного примера показано, что существует два типа собственных форм колебаний концентратора: 1) собственные формы со знакопеременной амплитудой радиальных колебательных смещений; 2) собственные формы со знакопостоянной амплитудой радиальных колебательных смещений. При этом усиление колебаний по амплитуде обеспечивается только собственными формами второго типа. По сравнению с методикой, основанной на решении дифференциальных уравнений колебаний, метод передаточных матриц является более эффективным с инженерной точки зрения, так как не требует от расчетчика знаний в области теории дифференциальных уравнений. Ключевые слова: кольцевой концентратор, ультразвуковые колебания, передаточная матрица.

Босняков С.М., Дубень А.П., Козубская Т.К., Матяш С.В., Михайлов С.В., Енгулатова М.Ф. «Численное моделирование сверхзвукового потока за обратным уступом методами RANS и LES» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Седьмая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 17–22 сентября 2018 г.: Сборник тезисов, с. 59-60 (2018)

В рамках программы сотрудничества ЦАГИ–РАН А.А. Желтоводовым получены экспериментальные данные, которые позволили провести валидацию применяемых в настоящее время расчетных методов. Исследовался обратный уступ с углом скоса –45°. обтекаемый сверхзвуковым потоком с М=2.9. Число Рейнольдса, посчитанное по высоте уступа, равнялось 4.9·10⁶.

Еняков А.М. «Измерительные гидрофоны зарубежных фирм» Альманах современной метрологии, № 13, с. 93-127 (2018)

Приведен анализ конструкций и характеристик около 150 типов измерительных гидрофонов, выпускаемых 15 известными зарубежными фирмами. Рассмотрены тенденции развития рынка гидроакустической продукции этого назначения.

Евдокимов И.Е., Епихин А.С., Калугин М.Д., Крапошин М.В. «Открытая библиотека для численного моделирования шума в дальнем поле» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 147-148 (2016)

В докладе сообщается текущее состояние разработки библиотеки с открытым исходным кодом libAcoustics для конечно-объёмного программного комплекса вычислительной гидродинамики OpenFOAM. К настоящему времени основные усилия разработчиков сосредоточены на создании базовых задач для тестирования версий библиотеки и возможной отработки специальных решателей и граничных условий, которые могут быть реализованы в OpenFOAM в перспективе. Рассматриваемые тестовые задачи включают в себя ряд простейших тестов, имеющих аналитическое решение: Одномерный домен, реализующий передачу гармонической волны для сравнения с решениями волнового уравнения, особенно в случае границы раздела двух сред (многофазные задачи); Одномерный домен, являющийся сильно упрощённой реализацией монополя – пульсирующей сферы, для тестирования численных схем; Двумерный домен, реализующий циклическую симметрию для моделирования сферы, колеблющейся вдоль одной оси (диполь). Данная задача может быть полезна как для тестирования численных схем, так и для тестирования решателей и библиотеки libAcoustics. Двумерный домен, реализующий циклическую симметрию для моделирования поршня в стенке. Данная реализация монополя может быть использована как для тестирования решателей (особенно, при использовании точных решений в ближнем поле). так и для тестирования библиотеки. На текущий момент в библиотеке реализована акустическая аналогия Кёрла для расчета шума, создаваемого обтекаемыми поверхностями при дозвуковом обтекании тела.

Епихин А.С., Калугин В.Т. «Анализ численных схем для моделирования турбулентных течений с применением открытого пакета OpenFOAM» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 153-154 (2016)

При решении практических задач по моделированию нестационарных турбулентных течений и генерируемыми ими акустических полей необходимо определить закономерности развития вихревых структур, их распространения в пространстве и взаимодействие с обтекаемыми поверхностями. На данный момент, несмотря на стремительный прогресс в области экспериментальных методов исследования потоков, в случае сложного пространственного течения, определение структуры обтекания трехмерных объектов и акустического шума представляют значительные трудности. поэтому повышение точности и достоверности их вычисления целесообразно осуществлять с применением различных методов численного моделирования. В настоящее время находят применение большое количество универсальных коммерческих пакетов. Но они являются закрытыми, как и их коды. Альтернативой является развитие открытых пакетов, например OpenFOAM, который позволяет решать широкий круг задач механики сплошной среды, не только с использованием стандартных решателей и утилит, но и проводить их доработку. В свою очередь моделирования нестационарных турбулентных течений и генерируемыми ими акустических полей целесообразно осуществлять с применением прямого численного моделирования (DNS) и вихреразрешающих методов, таких как DES (и его модификации DDES, IDDDES), моделирование крупных вихрей (LES), гибридные подходы. Однако, применение DNS ограниченно располагаемыми вычислительными ресурсами и высокой требовательностью к разностным схемам. А важной особенностью подсеточных моделей для LES подхода является то, что входящие в них эмпирические константы. зависят от используемого для решения задачи численного метода. Выходом является проведение исследования используемой численной схемы в рассматриваемой задаче и при необходимости калибровка констант подсеточной модели LES. Таким образом, выбор оптимальной схемы дискретизации – одна из основных проблем при моделировании вихревых течений и акустического шума.

Беляев И.В., Еременко В.О., Титарев В.А. «Использование массивно-параллельных супер-ЭВМ в задачах численного моделирования аэроакустики винтов» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 53 (2016)

В НИО-9 ЦАГИ ведется разработка собственного аэроакустического параллельного пакета программ, позволяющего исследовать различные винтовые конфигурации с точки зрения как шума на местности, так и шума в салоне. Отличительными особенностями создаваемого комплекса программ являются совместимость с коммерческими программами построения структурированных и неструктурированных сеток, реализация разностных схем высокого порядка аппроксимации, моделирование течения на произвольном количестве вращающихся сеток, что позволяет перейти к моделированию конфигураций два ротора+пилон и два ротора+пилон+крыло. В настоящей работе обсуждается адаптация пакета программ для проведения расчетов па современных массивно-параллельных суперЭВМ с большим числом ядер / гиперпотоков на узел , таких как РСК Торнадо (56 гиперпотоков на узел) и РСК Петастрим (240 гиперпотоков на узел). СуперЭВМ данного типа являются одним из этапов построения компьютеров экзафлопного диапазона. В программном комплексе реализована гибридная двухуровневая модель параллельных вычислений, в которой в пределах одного узла кластера используется технология ОрепМР. в то время как обмен между узлами осуществляется с помощью MPI. Неявная схема дискретизации по времени, используемая в расчетах, адаптирована для проведения расчетов на большом количестве нитей. Представлены результаты расчетов для одиночных и биротативных винтов на системах Торнадо и Петастрим, установленных в МСЦ РАН и СКЦ СПбПУ с использованием десятков тысяч логических процессоров.

Глазунов А.А., Еремин И.В., Жильцов К.Н., Костюшин К.В., Тырышкин И.М., Шувариков В.А. «Численное исследование определения величин пульсаций давления и собственных акустических частот в камерах сгорания с наполнителем сложной формы» Вестник Томского государственного университета. Математика и механика, № 3, с. 59-72 (2018)

Проведено численное моделирование возникновения неустойчивости течения и автоколебаний давления для камер сгорания с наполнителем сложной формы. Расчет течения продуктов сгорания в газодинамическом тракте проводился в рамках однофазной модели на основе решения уравнений Навье–Стокса для сжимаемой среды. Показано влияние модели турбулентности κ-s и модели крупномасштабных вихрей (LES) на характеристики пульсаций давления. Предложен подход для определения положения первых мод колебаний давления в камерах сгорания сложной геометрии.

Королев В.В., Еремин М.А., Боченков Д.О., Марченко П.П. «Стохастические модели вер тикальной структуры турбулентных газовых дисков галактик» Математическая физика и компьютерное моделирование (ранее Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1: Математика. Физика), 20, № 6, с. 72-82 (2017)

На основе стохастических методов проведено численное моделирование квазиравновесного турбулентного газового диска галактики, находящегося в тепловом и динамическом равновесии в поле тяготения звездного диска. Совокупное воздействие на межзвездную среду (МЗС) физических механизмов, ответственных за генерацию турбулентности, моделировалось с помощью спектральной версии форсинга, то есть путем создания возмущений поля скоростей с заданными спектральными характеристиками. Влияние возмущений поля скоростей на динамику межзвездного газа исследовалось в рамках численных экспериментов при разных параметрах генерации, в частности, в зависимости от пространственных масштабов и интенсивности накачки. Установлено, что при использовании данного подхода в газовом диске формируется квазистабильная вертикальная структура, которая качественно и количественно хорошо согласуется с наблюдениями МЗС в дисках спиральных галактик.

Гасилов В.А., Грушин А.С., Ермаков А.С., Ольховская О.Г., Петров И.Б. «Моделирование разрушения полимерных материалов под действием интенсивных потоков энергии» Математическое моделирование, 30, № 7, с. 61-78 (2018)

Предложена комплексная методика моделирования разрушения полимерных материалов под действием интенсивных потоков энергии. Результаты моделирования процесса разрушения полимерных материалов могут быть использованы для исследования их поведения при энергетических воздействиях, верификации моделей объёмного разрушения хрупких материалов и валидации широкодиапазонных уравнений состояния.

Ремшев Е.Ю., Данилин Г.А., Титов А.В., Ермоленков П.А. «Контроль технологических и эксплуатационных свойств изделий из титановых сплавов методом акустической эмиссии» Труды Московского авиационного института, № 99, http://trudymai.ru/published.php?ID=91824 (2018)

Основными эксплуатационными свойствами пружин являются прочность, релаксационная стойкость и высокие упругие характеристики. Существующая методика оценки релаксационной стойкости тарельчатых пружин, заключается в построении релаксационной кривой по результатам измерений силы до и после циклических нагрузок. Недостатками существующей методики является: оценка релаксационной стойкости выборочной партии пружин; отсутствие возможности прогнозирования релаксационных свойств каждой пружины на длительный срок эксплуатации; значительная трудоемкость и энергозатраты, связанные с осуществлением контроля. Для оценки важнейших показателей по надежности и долговечности, неизменности основных характеристик, а также релаксационной стойкости на длительный период эксплуатации до 25–30 лет интерес представляют неразрушающие методы контроля, в том числе метод акустической эмиссии.

Ерофеев В.И., Корсаков М.И., Леонтьева А.В. «Поперечные волны в гибкой направляющей, взаимодействующей с нелинейно-вязким основанием» Вестник научно-технического развития, № 8, с. 10-17 (2018)

Рассматривается динамическая задача для системы, состоящей из одномерной гибкой направляющей (струна), лежащей на нелинейно-вязком основании. Построены дисперсионные характеристики поперечных волн, а также их зависимости от параметра, отвечающего за нелинейную вязкость основания. Выявлены условия, при которых в системе могут существовать стационарные ударные волны (кинки), получены аналитические решения, описывающие такие волны.

Злобина И.В., Морозов Д.В., Мулдашева Г.К., Ерофеева К.Р., Бекренёв Н.В. «Влияние ультразвука на качество обработки армированных углеродным волокном композиционных материалов» Южно-Сибирский научный вестник, № 1, с. 17-21 (2018)

Изложены результаты экспериментальных исследований влияния ультразвука на обрабатываемость армированного углеродными волокнами углепластика с квазиизотропной структурой. Установлено, что при ультразвуковом микрорезании композиционных материалов по кромках царапины практически не наблюдается разориентированных вытянутых из структуры армирующих волокон. При сверлении отверстий малого диаметра в образцах из армированного углеродными волокнами композиционного материала с сообщением инструменту ультразвуковых колебаний малой амплитуды на выходе инструмента отсутствует валик разориентированных волокон, кромки отверстия практически чистые, что позволяет исключить слесарную операцию зачистки и снизить трудоемкость процесса. Полученные результаты позволяют сделать вывод об эффективности применения ультразвуковой обработки для улучшения эксплуатационных характеристик и качества размерной обработки изделий из композиционных конструкционных материалов.

Алероев Т.С., Ерохин С.В. «Параметрическая идентификация порядка дробной производной в модели Бегли–Торвика» Математическое моделирование, 30, № 7, с. 93-102 (2018)

Рассматривается дифференциальное уравнение второго порядка, содержащее производную дробного порядка (уравнение Бегли–Торвика), в котором порядок производной находится в пределах от 1 до 2 и заранее неизвестен. Данная модель используется для описания осцилляционных процессов в вязкоупругой среде. Для исследования уравнения используется преобразование Лапласа, позволяющее в явном виде получить образ решения соответствующей задачи Коши. Построены численные решения при различных значениях параметра. На основании полученного решения предложена численная методика параметрической идентификации неизвестного порядка дробной производной по имеющимся экспериментальным данным. На области возможных значений параметра определяется функция отклонения по методу наименьших квадратов. Минимум этой функции определяет искомое значение параметра. Проведена апробация разработанной методики по экспериментальным данным для образцов полимербетона, определен параметр дробной производной в модели, проведено сравнение теоретических и экспериментальных кривых, установлена точность параметрической идентификации и адекватность методики.

Беляев И.В., Берсенев Ю.В., Бурдаков Р.В., Ершов В.В., Кустов О.Ю., Пальчиковский В.В., Вискова Т.А. «Измерения азимутальных мод с помощью решетки микрофонов в ограниченном диапазоне углов'» Вычислительный эксперимент в аэроакустике: Шестая всероссийская конференция, г. Светлогорск Калининградской обл., 19–24 сентября 2016 г.: Сборник тезисов, с. 50-52 (2016)

Измерения азимутальных мод достаточно распространены в аэроакустике и выполняются как для звуковых полей внутри каналов, так и в свободном пространстве. Для этих измерений в основном применяются микрофонные решетки на вращающейся траверсе или круговые стационарные. Однако существуют практические ситуации, когда азимутальные моды должны измеряться в условиях, нс допускающих установку микрофонов в диапазоне азимутальных углов. Поэтому данная работа посвящена проблеме возможности определения азимутальных мод с помощью микрофонной решетки, которая состоит из микрофонов, расположенных в ограниченном диапазоне углов вместо полной окружности.