Анисимов К.С., Кажан Е.В., Курсаков И.А., Лысенков А.В., Подаруев В.Ю., Савельев А.А. «Разработка облика самолета с использованием высокоточных методов вычислительной аэродинамики и оптимизации» Вестник Московского авиационного института, 26, № 2, http://vestnikmai.ru/publications.php?ID=104788 (2019)

Проведена разработка облика трехдвигательной компоновки типа «смешанное крыло–фюзеляж» (англ. BWB). С этой целью выполнена аэродинамическая оптимизация формы мотогондолы и положения двигателей. При оптимизации для расчета аэродинамических характеристик использован метод, основанный на численном решении трехмерных осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса. Для поиска оптимального решения использован алгоритм эффективной глобальной оптимизации, основанный на построении имитационных моделей. Разработанная процедура рассмотрена в контексте многодисциплинарной оптимизации третьего поколения, проводимой в рамках проекта AGILE. При выполнении проекта созданная процедура применена к самолётам, выбранным в качестве тестовых случаев.

Казаков Л.И. «Ячеечные модели суспензий цилиндрических частиц при разных граничных условиях» Noise Theory and Practice (Электронный ресурс), 5, № 2, с. 39-48 (2019)

Приведены акустические характеристики ячеечных моделей суспензий цилиндрических частиц для четырех граничных условий на поверхности ячейки и произвольных объемных концентраций частиц. Теория применена к расчету волокнистых звукоизолирующих и звукопоглощающих материалов. Показаны примеры расчета звукопоглощающей способности слоев стекловаты.

Копьев В.Ф., Копьев В.А., Казанский П.Н., Моралев И.А. «Исследование эффективности ВЧ ДБР плазменного актуатора в задаче снижения шума цилиндра при критическом режиме обтекания» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 175-177 (2019)

Плазменные актуаторы на основе диэлектрического барьерного разряда получили наиболее широкое распространение аэродинамических и аэроакустических исследованиях в сравнении с актуаторами на других видах разрядов. Их широкое распространение определяется целым рядом их несомненных достоинств но сравнению с плазменными актуаторами, использующими другие виды газового разряда. Это в первую очередь сравнительная простота конструкции, легкость их адаптации изменениям геометрии аэродинамических моделей, небольшое энергопотребление и невысокие тепловые нагрузки. Однако эффективность обычного ДБР актуатора, работающего в диапазоне частот несколько килогерц катастрофически падает с ростом скорости, и возможность эффективного использования такого актуатора ограничивается значениями скорости не более 30 м/с. В работах, проводимых в НИО-9 ЦАГИ совместно ОИВТ РАН, исследовалась возможность использования в аэроакустических приложениях напряжения диапазона сотен килогерц. Использование высокочастотного диэлектрического барьерного разряда (ВЧ ДБР) позволило значительно расширить диапазон скоростей, в котором плазменный актуатор оказывает эффективное воздействие на течение в слое смешения турбулентных струй и в следе за плохообтекаемыми телами. Настоящая работа продолжает исследования но возможности управления шумом обтекания цилиндра с помощью высокочастотного поверхностного барьерного разряда. В работе приводятся результаты экспериментальных исследований эффективности предлагаемого плазменного актуатора при различных режимах обтекания и геометрии эксперимента. Основное внимание было сосредоточено на исследование критического режима при числах Рейнольдса >2·10⁵. Эксперименты проводились в заглушенной камере с потоком АК-2 ЦАГИ.

Бычков О.П., Копьев В.А., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А., Казанский П.Н., Моралев И.А. «Разработка и реализация системы активного подавления волн неустойчивости в невозбужденной турбулентной струе» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 167-168 (2019)

Работа продолжает предыдущие исследования авторов в области активного управления волнами неустойчивости в слое смешения струи. В целом, стратегия управления была сформулирована в работе И.В. Беляев, М.Ю. Зайцев, В.А. Копьев, В.Ф. Копьев, Г.А. Фараносов Акустическое управление волнами неустойчивости в турбулентной струе. Акустический журнал. 2013. Т.59. №1. С.19-30, где была показана ее принципиальная осуществимость. Стратегия состоит в узкополосной скользящей фильтрации исходного сигнала и формировании соответствующего узкополосного управляющего воздействия. Предполагается, что справедлив линейный принцип наложения сигналов, т.е. что если управляющее воздействие генерирует волны неустойчивости в противофазе по отношению к естественным волнам, развивающимся в слое смешения струи, и с той же амплитудой, то суммарный сигнал будет уменьшаться. Система управления реализована на основе модуля LCARD Е14- 440D. Сигнал обрабатывается в реальном времени процессором модуля. Код драйвера модуля модифицируется так, чтобы обеспечить цифровую фильтрацию сигнала с микрофонов, коррекцию фазовых и амплитудных искажений. Обработанный сигнал поступает на выход через ЦАП и далее используется для модуляции питающего напряжения на плазменном актуаторе. Приводится принципиальная схема системы управления. Для генерации волн неустойчивости использовался актуатор высокочастотного диэлектрического барьерного разряда с кольцевым электродом, установленным на внутренней поверхности сопла. Это позволяло генерировать практически осесимметричное управляющее воздействие. Сигнал на систему управления подавался с нары микрофонов ближнего поля, позволяющей выделять симметричную компоненту пульсаций. В ближнем поле были установлены также дополнительные микрофоны для исследования пространственной структуры отклика струи на управление.

Бычков О.П., Копьев В.А., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А., Казанский П.Н., Моралев И.А. «Отработка концепции активного управления шумом взаимодействия струи и крыла с помощью плазменных актуаторов» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 169-170 (2019)

Расположение крыла вблизи реактивной струи делает дифракцию пульсаций ближнего поля струи на его задней кромке эффективным источником звука. Пульсации ближнего поля, в свою очередь, определяются волновыми пакетами, развивающимися в слое смешения струи за счет неустойчивости Кельвина–Гельмгольца. Следовательно, для струи вблизи крыла уменьшение интенсивности волновых пакетов должно привести к снижению шума в дальнем поле. Причем данный источник шума проявляется, в том числе, и для низкоскоростных струй, для которых прямое излучение шума волнами неустойчивости (без пластины) является слабым. В работе рассматривается возможность снижения шума взаимодействия струи и крыла с помощью плазменного актуатора высокочастотного диэлектрического барьерного разряда в составе системы управления с обратной связью. Первоначально эффект снижения шума взаимодействия демонстрируется для струи (скорость истечения 180 м/с), возбужденной с помощью динамика. Эффект управления для этого случая показан на рисунке в виде диаграмм направленности шума на частоте возбуждения. В зависимости от сдвига фаз между возбуждением и управляющим воздействием, подобранными по амплитуде, шум исходно возбужденной струи можно усилить на величину около 6 дБ или ослабить на величину порядка 10 дБ. Этот результат подтверждает концепцию снижения шума взаимодействия. Показана также возможность снижения шума взаимодействия для невозбужденной струи. Система управления реализована на основе модуля LCARD E14-440D и аналогична той, что использовалась для свободной струи.

Калашников И.Ю., Смирнова Н.С., Шардонне П.Д. «Устойчивость коллапса массивных звезд» Ученые записки физического факультета МГУ, № 4, http://uzmu.phys.msu.ru/toc/2019/4 (2019)

Было проанализировано автомодельное решение, описывающее коллапс ядра массивной звезды с потерями энергии на нейтринное излучение. Рассматриваются два механизма эмиссии: УРКА-процесс и парная эмиссия нейтрино. Показано, что нет условий, при которых коллапс ядра очень массивной звезды может оставаться устойчивым, в то время как для менее массивной звезды это возможно. Используя полученные соотношения мы обнаружили характерные особенности возникновения неустойчивости, показав тем самым, что она может привести к неоднородному взрыву сверхновой.

Калёнов Е.Н., Покровский А.А., Дубровский А.Ю. «Оценка целесообразности использования метода равномерного поиска для оптимизации параметров модели звукового поля» Гидроакустика, № 38-1, с. 28-34 (2019)

На основе численного моделирования структуры гидроакустического поля рассматривается возможность и целесообразность использования метода равномерного поиска для оценки параметров гидроакустического канала (например, угловой зависимости коэффициента отражения от дна) по записям сигналов, полученным с помощью протяжки излучателя на фиксированных глубинах по заданным трассам.

Калита А.О., Ожиганова М.И. «Разработка системы блокирования акустических каналов утечки информации с адаптивным управлением» Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки, № 1, с. 131-136 (2019)

Описывается разработка системы блокировки акустических каналов утечки информации, имеющей адаптивный элемент управления. Ключевые слова: технические каналы утечки информации, речевая информация, адаптивная система.

Суворов А.С., Кальясов П.С., Коротин П.И., Соков Е.М., Артельный В.В. «Прогноз шумоизлучения от неоднородностей обтекаемой поверхности» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 3, с. 150-156 (2019)

Объект и цель научной работы. Численное прогнозирование характеристик гидродинамического шума, возникающего при взаимодействии потока с неоднородностями обтекаемой поверхности. Материалы и методы. Задача решается с использованием гибридных методов численного моделирования турбулентности и прямого моделирования рассеяния псевдозвукового поля квадрупольных источников. Основные результаты. Выполнен анализ характеристик направленности и интенсивности шумоизлучения, предложена физическая интерпретация протекающих процессов, продемонстрирована автомодельность акустических характеристик для различных режимов течения. Заключение. Результаты работы могут быть использованы в акустическом проектировании малошумного гидравлического оборудования.

Акуличев В.А., Моргунов Ю.Н., Голов А.А., Каменев С.И., Петров П.С. «Особенности глубоководного приёма импульсных псевдослучайных сигналов при распространении из шельфа в глубокое море» Доклады академии наук, 487, № 3, с. 322-327 (2019)

Обсуждаются результаты эксперимента, проведённого в сентябре 2017 г., для обоснования применимости эффекта “акустического оползня” при решении задач позиционирования автономных подводных аппаратов в случае их функционирования на глубинах, существенно превышающих глубину оси подводного звукового канала. Приводятся результаты экспериментальных исследований и численного анализа эффекта фокусировки акустической энергии в придонном слое на шельфе и переходе её в глубоководные (до 500 м) слои Японского моря для летне-осенних гидрологических условий. Выполнено математическое моделирование распространения акустических волн в модельном волноводе, воспроизводящем условия эксперимента, с применением метода параболического уравнения. Наблюдаемые эффективные скорости распространения сигналов объяснены с использованием метода нормальных волн.

Асеев А.Л., Варшалович Д.А., Велихов Е.П., Грехов И.В., Гуляев Ю.В., Жуков А.Е., Иванов С.В., Каплянский А.А., Копьев П.С., Красников Г.Я., Сурис Р.А., Фортов В.Е. «Памяти Жореса Ивановича Алферова» Успехи физических наук, 189, № 8, с. 899-900 (2019)

Нгуен Нгок Т., Капралов В.М. «Анализ резонанса и свободных колебаний лопатки газовой турбины» Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Естественные и инженерные науки, 25, № 2, с. 149-160 (2019)

В эксплуатации лопатки газовых турбин работают в широком интервале частот динамических нагрузок. Такие нагрузки со временем могут приводить к усталостным деформациям, микротрещинам, что изменяет динамические характеристики конструкции лопаток. лопатка является упругой конструкцией и имеет спектр собственных частот и форм колебаний. Они влияют на динамические свойства самой лопатки и её способность реагировать на различные воздействия. Работа заключается в изучении собственной частоты и формы колебаний лопаточных турбомашин и в совершенствовании методов численного прогнозирования динамического отклика лопаток под нагрузкой, что является актуальной задачей, так позволяет охарактеризовать зависимость собственных частот колебаний от режима работы и гарантированно избежать резонанса для проектируемых лопаточных венцов в реальных условиях эксплуатации.

Воронцов В.И., Зайцев М.Ю., Карабасов С.А. «Исследование направленности первой гармоники тонального шума несущего вертолётного винта для режимов полёта и висения» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 27 (2019)

Работа посвящена численному исследованию направленности первой гармоники тонального шума несущего вертолётного винта на режиме висения и горизонтального полёта. Для расчета акустических характеристик, обусловленных нестационарной нагрузкой на лопастях, используется программный комплекс, провалидированный с помощью экспериментальных данных на режиме висения. Применяется гибридный метод расчета, согласно которому вначале рассчитывается ближнее поле, а затем находятся акустические характеристики в дальнем поле. В ближнем ноле находятся значения параметров поля около вращающейся лопасти из прямого расчета решения нестационарных уравнений Эйлера в неинерциальной системе координат. Для расчета дальнего поля применяется интегральный метод Фокс Уильямса–Хокинга (ФВХ) с использованием проницаемых контрольных поверхностей, охватывающих лопасть. Описывается обновленная программная часть расчёта сигнала в дальнем поле. Обновление позволило значительно ускорить расчёт сигнала в дальнем поле для большого количества точек наблюдения и в целом упростить операцию.

Ковалевский В.В., Фатьянов А.Г., Караваев Д.А., Брагинская Л.П., Григорюк А.П., Мордвинова В.В., Тубанов Ц.А., Базаров А.Д. «Исследование и верификация скоростных моделей земной коры методами математического моделирования и активной сейсмологии» Geodynamics & Tectonophysics, 10, № 3, с. 569-583 (2019)

Представлены результаты сравнения теоретических сейсмограмм для двух скоростных моделей земной коры и данных о временах вступлений Р-волн на экспериментальных вибрационных сейсмограммах на 400-км участке профиля Байкал–Улан-Батор. Теоретические сейсмограммы получены методами математического моделирования волновых полей для скоростных моделей земной коры, построенных по данным экспериментов BEST и PASSCAL. Вибрационные сейсмограммы получены при измерении волнового поля вибратора ЦВО-100 Южно-Байкальского полигона СО РАН. Экспериментальные значения времен вступлений в группе Р-волн на вибрационных сейсмограммах соответствуют значениям на теоретических сейсмограммах для волн большой амплитуды. Сравнение теоретических сейсмограмм эксперимента BEST и данных о временах вступлений Р-волн на экспериментальных вибрационных сейсмограммах на 400-километровом участке профиля Байкал–Улан-Батор показывает, что экспериментальные времена вступлений волн максимальной амплитуды соответствуют теоретическим годографам волн со скоростью 6.25–6.80 км/с скоростной модели эксперимента BEST. Вместе с тем экспериментальные данные не содержат времен вступлений, соответствующих продольным волнам со скоростью Vp=7.25 км/с, связанных с предполагаемым слоем мощностью более 10 км в нижней коре в скоростной модели эксперимента BEST. Экспериментальные значения времен вступлений волн в группе Р-волн вибрационных сейсмограмм находятся в области времен вступлений волн на теоретических сейсмограммах эксперимента PASSCAL на всем протяжении 400-километрового профиля. Это свидетельствует о надежном определении средних значений скоростей волн в скоростной модели эксперимента PASSCAL. Следует отметить, что экспериментальные значения времен вступлений первой волны в группе Р-волн согласуются с временами первых вступлений на годографах теоретических сейсмограмм для скоростной модели эксперимента PASSCAL в диапазоне расстояний от 65 до 380 км от источника.

Караджи В.Г., Рыбак С.П. «Определение аэродинамических и акустических характеристик малых воздуходувных агрегатов, используемых в командном отсеке пилотируемого транспортного корабля.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 262-264 (2019)

Рассмотрены аэродинамические и акустические характеристики нагнетателя типа «Рутс» и блока вентиляторов, используемых в командном отсеке пилотируемого транспортного корабля. Предложены возможные решения по улучшению рабочих и шумовых характеристик агрегатов.

Карлов С.А., Сульженко В.А., Яковлев А.В. «Акустико-эмиссионный контроль качества сварных швов объектов морской техники» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 20191, с. 130-136 (2019)

Рассматриваются возможности применения метода АЭ для оценки технического состояния объектов морской техники, в том числе методология и результаты контроля судовых трубопроводных систем при их пневматических испытаниях, контроль качества сварных соединений корпусных конструкций непосредственно в процессе их изготовления.

Щицын Ю.Д., Неулыбин С.Д., Белинин Д.С., Никулин Р.Г., Карунакаран К.П. «Влияние ультразвукового воздействия в процессе цикла наплавки на свойства и структуру наплавленного металла из стали 12Х18Н10Т» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение, № 2, с. 23-30 (2019)

Аддитивные технологии, или технологии послойного синтеза – одно из наиболее динамично развивающихся направлений «цифрового» производства. Общими задачами аддитивных технологий являются обеспечение надлежащей микроструктуры синтезированного материала и устранение дефектности. Использование присадочной проволоки в качестве рабочего материала позволяет избавиться от проблем, связанных с низкой производительностью существующих методов, высокой стоимостью применяемого оборудования, ограниченностью типов применяемых материалов, обусловленной использованием порошковых систем. Изделия из нержавеющих хромоникелевых сталей находят широкое применение в самых различных отраслях промышленности. Основной задачей при аддитивных технологиях является обеспечение свойств слоистых материалов не ниже, чем у получаемых традиционными методами. Характерными дефектами слоистых материалов, полученных наплавкой, являются повышенная пористость, неметаллические включения, снижение пластичности, а для высоколегированных сталей – потеря специальных свойств. Это предопределило развитие исследований в области дополнительных технологических мер для повышения конечных свойств изделия. Широко известны методы, основанные на деформационном воздействии на зону наплавки. Представлены результаты исследования влияния ультразвуковых колебаний на структуру и свойства наплавленной стали 12Х18Н10Т. Наплавка проволоки марки 12Х18Н10Т осуществлялась дуговой наплавкой неплавящимся электродом в среде защитного газа аргона. Установлено, что ультразвуковое воздействие оказывает влияние на конечный размер зерна, структурообразование и твердость, а также на геометрию наплавленного слоя. Исследования показывают, что использование ультразвуковых колебаний в процессе наплавки может быть применено при проектировании оборудования для реализации процессов аддитивного производства.

Касаткин А.А., Шустов А.В. «Разработка подходов к оценке влияния технического совершенства гражданских самолетов и технических решений на область с повышенным уровнем шума в зоне аэропорта» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 305 (2019)

Взаимное сближение границ аэропортов и жилого строительства приводит к обострению проблемы авиационного шума на местности. Возможным путем решения этой задачи является разработка новых технологий снижения шума, например, разработка новых звукопоглощающих конструкций, оптимизация траекторий полетов, формирование рационального с точки зрения шума на местности парка воздушных судов, формирование рациональных компоновок планера и силовой установки летательного аппарата. Одним из подходов к снижению уровней авиационного шума на местности является экранирование силовой установки элементами конструкции самолета. Описывается подход, основанный на решении уравнения Гельмгольца для набора акустических источников, моделирующих шум самолета. Рассматривается модельный пример с использованием некоторых характеристик самолета типа ИЛ-96. В качестве критериев оценки технического совершенства выбраны уровни шума, регистрируемые в контрольных точках, и контуры повышенного уровня шума вблизи аэропорта. Проводится анализ влияния положения источника акустического излучения относительно модельного элемента поверхности летательного на рассматриваемые критерии. Оценивается эффективность замены действующего парка воздушных судов на более совершенные воздушные суда с точки зрения акустической обстановки в зоне аэропорта.

Касаткин С.Б. «Проблема обнаружения подводных источников шума от леонардо да винчи до наших дней» Гидроакустика, № 38-1, с. 55-63 (2019)

Приведён краткий исторический обзор методов обнаружения подводных источников и критический анализ возможной дальности обнаружения. Обсуждаются определённые сомнения в адекватности классической трактовки приграничного (приповерхностного или придонного) распространения звуковых волн и влияния мягкого экрана на процесс обнаружения шумовых источников. Обоснована альтернативная точка зрения, основанная на использовании несамосопряжённой модельной постановки граничных задач в акустике слоистых сред. Приведены примеры дальнего распространения звуковых волн в случаях приграничного распространения, противоречащие классическому описанию. Приведены примеры использования комбинированного приёмника в придонной области мелкого моря и оценка его потенциальной помехоустойчивости как нового перспективного приёмника шумовых сигналов инфразвукового диапазона.

Качанов В.К., Соколов И.В., Первушин В.В., Тимофеев Д.В. «Структуроскопия изделий из полимерных материалов с помощью анализа мгновенного спектра ультразвуковых сигналов» Дефектоскопия, № 6, с. 3-10 (2019)

Показано, что с помощью анализа мгновенного спектра ультразвукового сигнала, прошедшего в теневом режиме через исследуемое изделие, возможно установить степень различия структуры изделий из полимерных мелкодисперсных материалов с различным содержанием одной из компонент полимера, что не удается сделать с помощью традиционных методов ультразвуковой структуроскопии, основанных на анализе степени затухания и измерении скорости ультразвука в материале.

Качанов В.К., Соколов И.В., Концов Р.В., Тимофеев Д.В. «Использование алгоритма "фокусировка в точку" для безэталонного измерения скорости ультразвука при томографии строительных конструкций из бетона» Дефектоскопия, № 6, с. 20-29 (2019)

Отмечено, что в большинстве ультразвуковых томографов бетонных изделий при построении томограмм используют значение скорости объемных (продольных, поперечных) ультразвуковых волн, рассчитанное по легко измеряемой скорости поверхностных волн. Однако в строительных конструкциях, подверженных климатическим или иным воздействиям, состояние структуры бетона на поверхности и в глубине объекта контроля может сильно различаться, что приводит к погрешностям в определении объемной скорости ультразвука и, как следствие, к погрешностям в отображении дефектов и габаритов изделий. С целью повышения точности определения координат дефектов предложен новый безэталонный способ измерения скорости ультразвука в объеме крупногабаритных строительных конструкций с помощью ультразвуковых антенных решеток, использующих при построении томограмм алгоритм «фокусировка в точку» при условии, что в изделии присутствует точечный отражатель (например, технологическое отверстие).

Кашуба А.С., Пермикина Е.В., Хамидуллин К.А., Драгунов Д.Э., Седяков А.И. «Применение звуковых колебаний в процессе микроструктурирования поверхности высокоомного монокристаллического кремния» Прикладная физика, № 4, с. 66-72 (2019)

Приведены результаты исследований воздействия звуковых колебаний в процессе химического микроструктурирования поверхности монокристаллического кремния ориентации (100). Установлено, что акустические эффекты при частоте звуковых колебаний 120–150 Гц позволяют получать фигуры травления заданной конфигурации по всей площади поверхности образцов. Показано, что для улучшения конфигурации ямок травления, в раствор, где происходит процесс травления кремния, целесообразно добавлять перекись водорода.

Кащенко С.А. «Асимптотика быстро осциллирующих решений обобщенного уравнения Кортевега–де Фриза–Бюргерса» Успехи математических наук, 74, № 4, с. 181-182 (2019)

Каюм А., Малик А. «Влияние частоты возбуждения и геометрии отверстия на течение жидкости и характеристики переноса тепла в синтетических струйных приводных механизмах (актуаторах)» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 135-150 (2019)

Синтетическая струя является новым способом организации пульсационного нестационарного течения, которое переносит линейный импульс в окружающее пространство путем поглощения и выбрасывания жидкости из полости с колеблющейся диафрагмой и потенциально полезна для охлаждения электроники. В работе производится численный анализ, нацеленный на исследование влияния изменения геометрических параметров отверстия и частоты возбуждения на флюидику синтетической струи. Подвижная пьезоэлектрическая диафрагма моделируется граничным условием с постоянной амплитудой напряжения. Вычисления выполнены с использованием пакета COMSOL 5.3a Multiphysics. Настоящее исследование концентрируется на рассмотрении синтетических струй, образованных в одной цилиндрической полости, которая имеет отверстия разного типа, такие как одиночное (круглое) отверстие, три таких отверстия, одиночную прямоугольную щель, или три прямоугольных щели. Для одиночного круглого отверстия и одиночной прямоугольной щели площади выходного сечения были выбраны равными 7.0 мм², тогда как для множественных круглых отверстий и прямоугольных щелей площади выходного сечения равнялись 21.0 мм². Скорость синтетической струи достигает максимума, когда диафрагма возбуждается с оптимальной частотой. В случае синтетической струи с единственным круглым отверстием оптимальная частота почти такая же, как и в случае отверстия в виде одиночной прямоугольной щели; однако для множественных отверстий оптимальная частота ниже, чем для синтетической струи из единственного отверстия. Правильность результатов моделирования проверяется изучением их независимости от параметров сетки, временного шага и формы области и подтверждается имеющимися экспериментальными данными. Результаты моделирования, полученные в данном исследовании, замечательны тем, что они дают первичную точку отсчета для расчетов влияния частоты возбуждения и формы отверстия. Проведенное исследование показывает, что максимальное значение среднего коэффициента теплопередачи равно 86.5 Вт/м²К для отверстия в виде одиночной прямоугольной щели, что на 21% больше по сравнению с одиночным круглым отверстием. Для отверстия в виде одиночной прямоугольной щели, когда отношение расстояний от отверстия до нагревателя (Z/b) равно 80, значение коэффициента теплопередачи равно 112.5 Вт/м²К, что примерно на 20.3% больше по сравнению с одиночным круглым отверстием при Z/d=14, и тем самым приводит к лучшим эксплуатационным качествам.

Пудовкин А.А., Кузнецов Г.Н., Кутаков С.И., Сухарцов А.А., Кешков Д.И., Китанов М.Ю., Майзель А.Б., Смагин Д.А. «Активное гашение интенсивных периодических сигналов в воздуховоде.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 178-179 (2019)

Пассивные поглотители звука ослабляют возмущения на низких частотах не эффективно, как следствие, в этом частотном диапазоне используются активные методы гашения. В воздуховоде гасящее поле вводится одним или несколькими электродинамиками, расположенными в сечении воздуховода на его цилиндрической поверхности. Наиболее эффективны методы с предсказывающей обратной связью, в которых производится наблюдение возмущения в сечении воздуховода ниже по потоку сечения расположения электродинамиков. Наблюдение формируется усреднением по нескольким микрофонам, расположенным на внутренней поверхности воздуховода, что уменьшает влияние помех, обусловленных турбулентным обтеканием микрофонов воздушным потоком. Для настройки контроллера гашения используется наблюдение возмущения в сечении воздуховода выше по потоку от зоны электродинамиков. Задача контроллера состоит в расчете электрического сигнала, подаваемого на электродинамики активного гашения по сигналу, зарегистрированному ниже по потоку от сечения расположения электродинамиков. Контроллер синтезировался но результатам идентификации передаточных характеристик первичного пути от микрофонов в сечении ниже по потоку до микрофонов в сечении выше по потоку, и вторичного пути от электродинамиков гашения до микрофонов выше по потоку. Идентифицированные передаточные характеристики формируют модель физического воздуховода, которая строилась, как внутренняя модель – в переменных состояния, т.е. в виде системы разностных уравнений первого порядка. При синтезе использовался алгоритм с внутренней моделью гасимого возмущения, для чего задавались частоты, на которых присутствовало возмущение. По ним строилась модель гасимого сигнала – также в переменных состояния. По модели воздуховода строился фильтр Калмана для оценки состояний модели воздуховода в текущий момент времени. Фактически находился вектор усиления в цепи обратной связи фильтра Калмана. Для этого решалось дискретное алгебраическое матричное уравнение Рикатти, параметры которого определялись параметрами идентифицированной модели физического воздуховода. Синтез контроллера проводился методом линейной квадратичной гауссовой (ЛКГ) оптимизации – фактически определялся вектор обратной связи ЛКГ контроллера. Для этого решалось упомянутое дискретное матричное уравнение Рикатти, параметры которого определялись параметрами внутренней модели гасимого возмущения. В физическом эксперименте использовались: цилиндрический воздуховод диаметром 150 мм, четыре 5-ти дюймовых динамика гашения типа В 1622.8, но 6 микрофонов тина ЕСМ-10 в двух сечениях наблюдения сигналов. Контроллер реализован в устройстве на основе процессора TigerSHARC ADSP-TS101S фирмы Analog Devices, частота дискретизации 6872Гц (изготовитель ЗАО «Инструментальные системы»). Приведены результаты эксперимента.

Юшкова О.В., Кибардина И.Н., Юшков В.В. «Электрофизическая модель грунта Луны» Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. Материалы II Всероссийской научной конференции по проблемам радиофизики и дистанционного зондирования сред, проводимой в рамках VIII Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 26–28 июня 2018 г., с. 295-300 (2018)

На основе анализа имеющихся в литературе результатов лабораторных измерений диэлектрических характеристик образцов лунного грунта, доставленных на Землю в ходе миссий «Луна» и «Apollo», разработана электрофизическая модель верхнего слоя грунта Луны. Модель может использоваться для численного моделирования процесса радиозондирования грунта Луны, при подготовке программы проведения радиолокационных экспериментов, прогноза и интерпретации данных натурных измерений.

Хромулина Т.Д., Кириллов И.Н., Булкин В.В. «Информационность типовых и полноспектральных методов оценки уровня акустического шума в городской среде» Прикладные вопросы формирования и обработки сигналов в радиолокации, связи и акустике. Сборник тезисов докладов IХ научно-практического семинара, с. 36-39 (2018)

Рассматриваются некоторые результаты мониторинга акустического загрязнения больших промышленно развитых городов (на примере города Мурома). Мониторинг осуществлён с помощью совмещённой эколого-метеорологической системы. Проанализированы погрешности измерения, обусловленные стандартной процедурой октавного анализа с контролем на центральных средневзвешенных частотах. Приведены результаты некоторых измерений.

Дорошенко О.В., Кириллова Е.В., Фоменко С.И. «Асимптотическое решение гиперсингулярного граничного интегрального уравнения, моделирующего рассеяние плоских волн на интерфейсной полосовой трещине» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 2, с. 86-99 (2019)

Одним из методов обнаружения и идентификации внутренних повреждений материалов и конструкций, широко применяемых на практике в различных областях машиностроения и геофизики, является неразрушающий ультразвуковой контроль. Для успешного использования данного метода необходима разработка математических моделей, описывающих рассеяние упругих волн на различных дефектах и неоднородностях. Современные композитные материалы делают актуальной задачу определения производственных или усталостных повреждений, расположенных на внутренних границах раздела разнородных сред. Для моделирования рассеяния упругих волн интерфейсными трещинами в настоящей работе используется аналитически ориентированный метод граничных интегральных уравнений (ГИУ). В рамках этого метода неизвестная функция раскрытия берегов трещины раскладывается в ряд ортогональных функций, и интегральное уравнение проецируется на некоторый набор функций. Регуляризация гиперсингулярных ГИУ методом Бубнова–Галеркина производится путем повторного интегрирования по берегам трещины. В данной работе с помощью метода ГИУ строится асимптотическое решение задачи о дифракции плоских упругих волн на полосовой интерфейсной трещине, расположенной между двумя разнородными полупространствами. Для рассеянного поля строится интегральное представление в терминах Фурье-образов матрицы Грина. Скачок перемещений на полосовой трещине раскладывается в ряд по полиномам Чебышева второго порядка. Предположение о малости характерного размера дефекта по сравнению с длиной падающей волны позволяет построить асимптотические представления для ядра интегрального уравнения в нуле и бесконечно удаленных точках. С помощью метода Бубнова–Галеркина находится асимптотическое зависящее от частоты решение ГИУ, которое имеет более широкий частотный диапазон сходимости по сравнению с известным квазистатическим решением. Хорошая согласованность построенного асимптотического решения с численным решением демонстрируется для разных пар материалов. Построенная асимптотика позволяет повысить эффективность МГИУ за счет уменьшения вычислительных затрат на расчет интегралов, а также может быть применена в рамках модели Бострема–Викхема для описания динамического поврежденных интерфейсов в более широком частотном диапазоне.

Губенко В.Н., Кириллович И.А. «Исследование зональной циркуляции атмосферы Венеры по данным анализа радиозатменных измерений спутников “Венера-15 и -16”» Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. Материалы II Всероссийской научной конференции по проблемам радиофизики и дистанционного зондирования сред, проводимой в рамках VIII Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 26–28 июня 2018 г., с. 350-360 (2018)

Вертикальные профили температуры и давления, полученные из радиозатменных измерений спутников “Венера-15 и 16”, проведенных в период с октября 1983 года по сентябрь 1984 года, используются для анализа скорости ветра в атмосфере Венеры. Найдены высотные и широтные зависимости зональной скорости ветра в средней атмосфере для Северного и Южного полушарий планеты на высотах от 50 до 80 км в интервале широт от 60 до 85°. Зональные скорости определялись в предположении циклострофического баланса атмосферы. Установлено, что струйное течение с максимальной скоростью ∼100 м/с, ось которого расположена вблизи уровня 60 км на широтах 73–75°N, реально существует в Северной приполярной атмосфере планеты. Результаты определения скорости ветра в Южном полушарии четко показывают, что струйное течение здесь расположено на высоте около 62 км в интервале широт от 70 до 72°S, а величина максимума зональной скорости достигает ∼115 м/с. Обнаружено, что указанные джеты в высоких широтах обусловлены наличием отрицательных широтных градиентов температуры на высотах ниже осей струйных течений в приполярной атмосфере Венеры.

Кирпичников В.Ю., Савенко В.В., Смольников В.Ю., Шлемов Ю.Ф. «Разработка новых высокоэффективных средств вибродемпфирования судовых конструкций» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 1, с. 167-174 (2019)

Объект и цель научной работы. Приведены краткие сведения о физической сути и эффективности разработанных средств уменьшения уровней повышенной вибрации судовых конструкций. Материалы и методы. Использованы результаты измерений уровней вибрации моделей судовых конструкций при отсутствии и наличии средств вибродемпфирования. Основные результаты. Определены условия достижения повышенной эффективности новых средств вибродемпфирования. Заключение. Разработанные средства с повышенной эффективностью имеют малую массу в сравнении с массой демпфируемой конструкции и применяемых средств вибродемпфирования.

Киселев Л.В., Медведев А.В. «О некоторых особенностях динамики автономного подводного робота при управлении эквидистантным движением вблизи дна» Гироскопия и навигация, 27, № 1, с. 93-106 (2019)

Выполнение поисково-обследовательских миссий автономного подводного робота связано, как правило, с движением по эквидистантным траекториям вблизи дна. Наибольшую сложность по маршруту следования представляет управление движением в вертикальной плоскости при наличии препятствий, связанных с рельефом дна. При обнаружении препятствий с помощью многоканальной эхолокационной системы переднего обзора обеспечивается эквидистантное движение подводного аппарата с отслеживанием профиля рельефа дна. Исследована динамическая модель движения с заданными требованиями к структуре и параметрам управления. Приведен сравнительный анализ динамических свойств системы управления в зависимости от конструктивных и функциональных особенностей исполнительных органов и дальномерной эхолокационной системы.

Губанов Д.А., Киселев Н.П., Кундасев С.Г., Трубицына Л.П. «Характеристики сверхзвуковой струи при воздействии вдува малоразмерных струй различных конфигураций» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 180-181 (2019)

Поиск эффективного метода снижения шума и управления смешением высокоскоростных струйных течений имеет большое значение. Одним из актуальных способов управления воздействия на излучение струй является использование вихрегенераторов в виде вдува малоразмерных струй. Основной эффект от их применения связан с образованием парных продольных вихрей, которые влияют на структуру течения струи. Описываются эксперименты проведенные на вертикальной струйной установке ИТПМ СО РАН с открытой рабочей камерой.

Пудовкин А.А., Кузнецов Г.Н., Кутаков С.И., Сухарцов А.А., Кешков Д.И., Китанов М.Ю., Майзель А.Б., Смагин Д.А. «Активное гашение интенсивных периодических сигналов в воздуховоде.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 178-179 (2019)

Пассивные поглотители звука ослабляют возмущения на низких частотах не эффективно, как следствие, в этом частотном диапазоне используются активные методы гашения. В воздуховоде гасящее поле вводится одним или несколькими электродинамиками, расположенными в сечении воздуховода на его цилиндрической поверхности. Наиболее эффективны методы с предсказывающей обратной связью, в которых производится наблюдение возмущения в сечении воздуховода ниже по потоку сечения расположения электродинамиков. Наблюдение формируется усреднением по нескольким микрофонам, расположенным на внутренней поверхности воздуховода, что уменьшает влияние помех, обусловленных турбулентным обтеканием микрофонов воздушным потоком. Для настройки контроллера гашения используется наблюдение возмущения в сечении воздуховода выше по потоку от зоны электродинамиков. Задача контроллера состоит в расчете электрического сигнала, подаваемого на электродинамики активного гашения по сигналу, зарегистрированному ниже по потоку от сечения расположения электродинамиков. Контроллер синтезировался но результатам идентификации передаточных характеристик первичного пути от микрофонов в сечении ниже по потоку до микрофонов в сечении выше по потоку, и вторичного пути от электродинамиков гашения до микрофонов выше по потоку. Идентифицированные передаточные характеристики формируют модель физического воздуховода, которая строилась, как внутренняя модель – в переменных состояния, т.е. в виде системы разностных уравнений первого порядка. При синтезе использовался алгоритм с внутренней моделью гасимого возмущения, для чего задавались частоты, на которых присутствовало возмущение. По ним строилась модель гасимого сигнала – также в переменных состояния. По модели воздуховода строился фильтр Калмана для оценки состояний модели воздуховода в текущий момент времени. Фактически находился вектор усиления в цепи обратной связи фильтра Калмана. Для этого решалось дискретное алгебраическое матричное уравнение Рикатти, параметры которого определялись параметрами идентифицированной модели физического воздуховода. Синтез контроллера проводился методом линейной квадратичной гауссовой (ЛКГ) оптимизации – фактически определялся вектор обратной связи ЛКГ контроллера. Для этого решалось упомянутое дискретное матричное уравнение Рикатти, параметры которого определялись параметрами внутренней модели гасимого возмущения. В физическом эксперименте использовались: цилиндрический воздуховод диаметром 150 мм, четыре 5-ти дюймовых динамика гашения типа В 1622.8, но 6 микрофонов тина ЕСМ-10 в двух сечениях наблюдения сигналов. Контроллер реализован в устройстве на основе процессора TigerSHARC ADSP-TS101S фирмы Analog Devices, частота дискретизации 6872Гц (изготовитель ЗАО «Инструментальные системы»). Приведены результаты эксперимента.

Аксенов А.А., Гаврилюк В.Н., Тимушев С.Ф., Клименко Д.В., Дядькин А.А., Рыбак С.П. «Расчет нестационарного потока в центробежном вентиляторе и распространения тонального шума в окружающее пространство» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 103-104 (2019)

Генерация шума в проточной части центробежных вентиляторов происходит вследствие различных нестационарных гидродинамических явлений, которые можно условно разделить на два типа: возникающие в результате гидродинамического взаимодействия потока, выходящего из рабочего колеса с отводящим устройством вентилятора; вихревые. Первый вид нестационарных процессов присущ всем центробежным вентиляторам: он обусловлен периодической неравномерностью потока на выходе из рабочего колеса. В результате гидродинамического взаимодействия упомянутой неравномерности потока (вращающейся вместе с рабочим колесом) с отводящим устройством вентилятора возникают колебания на частотах следования лопаток (ЧСЛ) ротора. Расчеты выявляют существенную неравномерность относительных и абсолютных скоростей и углов потока на поверхностях лопаток ротора, так как низкоэнергетическая зона примыкает к нерабочей стороне лопатки. На выходе рабочего колеса распределение статического давления по шагу лопаток ротора близко к равномерному, поэтому разница в полной энергии жидкости, в основном, связана с тем, что скорости и углы потока выше у рабочей стороны лопатки. При прохождении лопаток рабочего колеса, вследствие рассмотренной выше неоднородности потока, происходит периодическое (с частотой следования лопаток) изменение давления в отводящем устройстве. В работе рассматривается задача численного моделирования амплитуд спектральных составляющих акустического давления на ЧСЛ в окружающем пространстве от центробежного вентилятора, который используется для прокачки воздуха обитаемого отсека через поглотительные патроны, подсоединяемые к выходу вентилятора.

Борсуков А.В., Андреев В.Г., Гельт Т.Д., Гурбатов С.Н., Демин И.Ю., Иванова Е.В., Ковалев А.В., Козлова Е.Ю., Мамошин А.В., Морозов М.В., Романов С.В., Руденко О.В., Рыхтик П.И., Сафонов Д.В., Сафонова М.А., Тимашков И.А. Нелинейные ультразвуковые волны в средах с поглощением и дисперсией. Учебное пособие для физического практикума по акустике (2017). 112 с.

В учебном пособии представлены практические задачи, посвященные эффектам, связанным с распространением волн конечной амплитуды в нелинейных средах с учетом поглощения, дисперсии и дифракции. Задачи реализованы в специальном практикуме кафедры акустики физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Изучаемые нелинейные явления присущи не только акустическим волнам; поэтому знакомство происходит с универсальными особенностями поведения интенсивных скалярных волн безотносительно к их физической природе. Описание экспериментальных установок и практических упражнений предваряется теоретическим материалом. Сборник предназначен для обучения студентов старших курсов естественных факультетов изучающих основы физики и математического описания нелинейных волновых процессов. Кроме того, он может служить практическим пособием для лиц, заинтересованных в повышении квалификации в области акустики.

Борсуков А.В., Андреев В.Г., Гельт Т.Д., Гурбатов С.Н., Демин И.Ю., Иванова Е.В., Ковалев А.В., Козлова Е.Ю., Мамошин А.В., Морозов М.В., Романов С.В., Руденко О.В., Рыхтик П.И., Сафонов Д.В., Сафонова М.А., Тимашков И.А. Эластография сдвиговой волны: анализ клинических примеров (2017). 376 с.

В монографии отражен 4-х летний опыт применения эластографии сдвиговой волны в многопрофильном стационаре.

Ковалев Ю.М., Кузнецов П.А. «Модификация метода крупных частиц для решения задач распространения ударных волн и волн разрежения» Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 12, № 2, с. 58-66 (2019)

Предложена модификация метода крупных частиц. Проведен численный анализ различных модификаций метода крупных частиц применительно к задачам волновой динамики (газовой динамики). Решены задачи расчета распада произвольного разрыва, а также задачи о распространении стационарных ударных волн с отражением от жесткой стенки. Было показано, что предложенная модификация метода крупных частиц наилучшим образом совпадает с аналитическим решением задачи об отражении плоской ударной волны от жесткой стенки. Проведенный численный анализ показал, что данная модификация позволяет проводить устойчивые расчеты течений с большими градиентами изменения параметров. Значительным достоинством предложенной модификации является тот факт, что рассмотренные в работе задачи могут быть решены без введения в законы сохранения "искусственной" вязкости, а также при больших числах Куранта.

Ковалевский В.В., Фатьянов А.Г., Караваев Д.А., Брагинская Л.П., Григорюк А.П., Мордвинова В.В., Тубанов Ц.А., Базаров А.Д. «Исследование и верификация скоростных моделей земной коры методами математического моделирования и активной сейсмологии» Geodynamics & Tectonophysics, 10, № 3, с. 569-583 (2019)

Представлены результаты сравнения теоретических сейсмограмм для двух скоростных моделей земной коры и данных о временах вступлений Р-волн на экспериментальных вибрационных сейсмограммах на 400-км участке профиля Байкал–Улан-Батор. Теоретические сейсмограммы получены методами математического моделирования волновых полей для скоростных моделей земной коры, построенных по данным экспериментов BEST и PASSCAL. Вибрационные сейсмограммы получены при измерении волнового поля вибратора ЦВО-100 Южно-Байкальского полигона СО РАН. Экспериментальные значения времен вступлений в группе Р-волн на вибрационных сейсмограммах соответствуют значениям на теоретических сейсмограммах для волн большой амплитуды. Сравнение теоретических сейсмограмм эксперимента BEST и данных о временах вступлений Р-волн на экспериментальных вибрационных сейсмограммах на 400-километровом участке профиля Байкал–Улан-Батор показывает, что экспериментальные времена вступлений волн максимальной амплитуды соответствуют теоретическим годографам волн со скоростью 6.25–6.80 км/с скоростной модели эксперимента BEST. Вместе с тем экспериментальные данные не содержат времен вступлений, соответствующих продольным волнам со скоростью Vp=7.25 км/с, связанных с предполагаемым слоем мощностью более 10 км в нижней коре в скоростной модели эксперимента BEST. Экспериментальные значения времен вступлений волн в группе Р-волн вибрационных сейсмограмм находятся в области времен вступлений волн на теоретических сейсмограммах эксперимента PASSCAL на всем протяжении 400-километрового профиля. Это свидетельствует о надежном определении средних значений скоростей волн в скоростной модели эксперимента PASSCAL. Следует отметить, что экспериментальные значения времен вступлений первой волны в группе Р-волн согласуются с временами первых вступлений на годографах теоретических сейсмограмм для скоростной модели эксперимента PASSCAL в диапазоне расстояний от 65 до 380 км от источника.

Рутенко А.Н., Гриценко В.А., Ковзель Д.Г., Манульчев Д.С., Фершалов М.Ю. «Методика оценки параметров измеренных на Сахалинском шельфе акустических импульсов для многофакторного анализа их влияния на серых китов» Акустический журнал, 65, № 5, с. 662-674 (2019)

В 2015 г. во время проведения сейсморазведок на северо-восточном шельфе о. Сахалин у дна в точках, расположенных на границах и внутри районов летне-осеннего нагула серых китов, проводились стационарные измерения вариаций акустического давления в частотном диапазоне 2–15000 Гц с динамическим диапазоном 145 дБ. В акустическом мониторинге были задействованы 40 автономных подводных регистраторов. Суммарная продолжительность акустических измерений составила 4312 суток. Целью представленного в статье мониторинга было получение оценок параметров акустических импульсов, сформированных на шельфе сейсморазведочными сигналами и забивкой фундаментных свай на берегу, для многофакторного корреляционного анализа влияния данных работ и исследований на поведение серых китов.

Ковзель Д.Г. «Аппаратура акустической связи для контроля работы автономной гидроакустической донной станции на шельфе» Акустический журнал, 65, № 5, с. 619-629 (2019)

Представлена аппаратура акустической связи с донными станциями гидроакустического комплекса “Шельф-2014” – встроенные акустические модемы донных станций и переносное телекомандное устройство. Описаны основные технические решения, принятые в процессе разработки и подтвержденные рядом проведенных экспериментов. Рассмотрены результаты работы аппаратуры в морских условиях и намечены пути ее дальнейшего развития.

Козаков М.М. Рисунки на песке (2019). 592 с.

Стручков А.В., Козелков А.С., Жучков Р.Н., Уткина А.А., Саразов А.В. «Численное моделирование задач аэродинамики со статической адаптацией сетки под особенности решения» Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов, № 2, с. 55-67 (2019)

Представлено описание алгоритма численного решения задач аэродинамики, основанного на выделении областей ударных волн и последующем измельчении в них расчетной сетки посредством метода адаптивно-встраиваемых сеток. Применяемый метод основан на дроблении ячеек за счет добавления новых узлов на грани. Выделение области ударных волн для адаптации осуществляется с использованием критерия на основе градиента давления и градиента плотности. Предлагаемый алгоритм реализован на произвольных неструктурированных сетках и ориентирован на конечно-объемную дискретизацию системы уравнений Навье–Стокса. Применение алгоритма демонстрируется на задачах о трансзвуковом обтекании профиля NACA0012 и сверхзвуковом обтекании клина. Показано, что использование предложенного метода адаптивных сеток существенно улучшает качество численного решения, полученного на грубых сетках

Козицин И.В., Чхартишвили А.Г., Марченко А.М., Норкин Д.О., Осипов С.Д., Утешев И.А., Гойко В.Л., Палкин Р.В., Мягков М.Г. «Моделирование политических взглядов российских пользователей социальной сети ВКонтакте» Математическое моделирование, 31, № 8, с. 3-20 (2019)

Предложены две модели машинного обучения для автоматического определения политических взглядов российских пользователей ВКонтакте, в основе которых лежит микроподход к анализу данных ВКонтакте. Результаты приложены к различным научным и прикладным сферам. Одна из них – мониторинг общественного мнения: в результате апробации на выборке, состоящей из 22 миллионов цифровых отпечатков аккаунтов совершеннолетних пользователей, были построены две оценки распределения симпатий соответствующих пользователей в преддверии выборов Президента РФ 2018 года. При использовании этих оценок для построения ретроспективного прогноза результатов выборов средние абсолютные ошибки составили 12 и 19.4% соответственно, причем в первом случае были верно расставлены три первых места. Кроме того, представлен подход к калибровке параметров математических моделей динамики мнений, а именно, величин, отвечающих за сами мнения пользователей. В основе данного подхода лежат оценки, генерируемые построенными алгоритмами.

Аптекарь Р.Л., Быков А.М., Голенецкий С.В., Фредерикс Д.Д., Свинкин Д.С., Уланов М.В., Цветкова А.Е., Козлова А.В., Лысенко А.Л. «Космические гамма-всплески и мягкие гамма-репитеры – наблюдения и моделирование экстремальных астрофизических процессов (К 100-летию Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН)» Успехи физических наук, 189, № 8, с. 785-802 (2019)

Гамма-всплески и гамма-репитеры (повторные мягкие гамма-всплески) являются наиболее яркими источниками космического гамма излучения. Физические процессы, приводящие к огромным светимостям космических гамма-источников, представляют фундаментальный интерес, поскольку позволяют изучать явления в окрестности чёрных дыр звёздных масс и нейтронных звёзд с магнитными полями, вероятно, выше критических квантово-электродинамических значений, необходимых для поляризации вакуума. Это делает возможным изучение физических процессов в условиях, недостижимых в физических лабораториях. Высокая светимость гамма-всплесков позволяет наблюдать их на космологических расстояниях и изучать процессы образования первых звёзд, а также свойства материи на луче зрения. Приводится краткий обзор результатов современных всеволновых исследований космических гамма-всплесков и мягких гамма-репитеров. Описывается история развития, основные результаты и перспективы исследований космических гамма-всплесков и мягких гамма-репитеров – актуального направления фундаментальных космических исследований в Физико-техническом институте (ФТИ) им. А.Ф. Иоффе РАН. Детально представлены результаты, полученные в экспериментах с детекторами КОНУС нескольких поколений, разработанных и успешно реализованных в ФТИ. Наблюдательные данные, полученные в космических экспериментах, эффективно дополняются результатами моделирования астрофизических источников с экстремальным выделением энергии. Обсуждаются перспективы исследования гамма-всплесков и мягких гамма-репитеров, включая эксперименты, планируемые в ФТИ им. А.Ф. Иоффе.

Борсуков А.В., Андреев В.Г., Гельт Т.Д., Гурбатов С.Н., Демин И.Ю., Иванова Е.В., Ковалев А.В., Козлова Е.Ю., Мамошин А.В., Морозов М.В., Романов С.В., Руденко О.В., Рыхтик П.И., Сафонов Д.В., Сафонова М.А., Тимашков И.А. Нелинейные ультразвуковые волны в средах с поглощением и дисперсией. Учебное пособие для физического практикума по акустике (2017). 112 с.

В учебном пособии представлены практические задачи, посвященные эффектам, связанным с распространением волн конечной амплитуды в нелинейных средах с учетом поглощения, дисперсии и дифракции. Задачи реализованы в специальном практикуме кафедры акустики физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Изучаемые нелинейные явления присущи не только акустическим волнам; поэтому знакомство происходит с универсальными особенностями поведения интенсивных скалярных волн безотносительно к их физической природе. Описание экспериментальных установок и практических упражнений предваряется теоретическим материалом. Сборник предназначен для обучения студентов старших курсов естественных факультетов изучающих основы физики и математического описания нелинейных волновых процессов. Кроме того, он может служить практическим пособием для лиц, заинтересованных в повышении квалификации в области акустики.

Борсуков А.В., Андреев В.Г., Гельт Т.Д., Гурбатов С.Н., Демин И.Ю., Иванова Е.В., Ковалев А.В., Козлова Е.Ю., Мамошин А.В., Морозов М.В., Романов С.В., Руденко О.В., Рыхтик П.И., Сафонов Д.В., Сафонова М.А., Тимашков И.А. Эластография сдвиговой волны: анализ клинических примеров (2017). 376 с.

В монографии отражен 4-х летний опыт применения эластографии сдвиговой волны в многопрофильном стационаре.

Вершков В.А., Крицкий Б.С., Миргазов Р.М., Абалакин И.В., Бобков В.Г., Козубская Т.К. «Численные исследования аэроакустических характеристик модельного несущего винта вертолета на режиме горизонтального полета.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 289 (2019)

Основным объектом исследования в рамках представленной работы является изолированный модельный четрырехлопастный несущий винт с постоянным шагом жестких лопастей. Проведено численное исследование аэроакустических характеристик винта на режиме косого обтекания при различных скоростях набегающего потока в пакете CFD программ ANSYS CFX и российском пакете программ NOISEtte, разработанном в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН.

Абалакин И.В., Вершков В.А., Жданова Н.С., Козубская Т.К. «Два подхода к численному моделированию акустических полей, генерируемых подвижными телами» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 273-274 (2019)

При решении задач по снижению шума, производимого авиационной техникой, автомобилями и другими устройствами, метод математического моделирования может рассматриваться как эффективное средство исследований в дополнение к физическому эксперименту и теоретическим оценкам. При моделировании течения вокруг тел, движущихся с переменной скоростью, в методику численного моделирования необходимо включать специальные подходы для воспроизведения движения или, как минимум, его учёт. В последнем случае можно использовать математическое описание в неинерциальной системе отсчёта, связанной с движущимся препятствием, что позволяет работать на неизменной расчётной сетке. Однако эта технология неприемлема в общем случае, когда рассматривается система из двух и более тел, движущихся с разными скоростями или одно из которых неподвижно относительно других. В работе рассматриваются два других подхода, основанных на методе погруженных границ и методе деформируемой сетки.

Горобец А.В., Дубень А.П., Козубская Т.К., Родионов П.В., Цветкова В.О. «Моделирование шума от крыла самолёта с механизацией» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 286-287 (2019)

Современные вихреразрешающие подходы к моделированию турбулентных течений позволяют более точно по сравнению с решением осреднённых уравнений Навье–Стокса (RANS) предсказывать интегральные свойства (подъемная сила, сила сопротивления, моменты и др.) крыловых профилей, а также получать их нестационарные аэродинамические и аэроакусгические характеристики. Тем не менее, применение таких методов в индустриальных приложениях ограничено их высокой вычислительной стоимостью, обусловленной, в первую очередь, необходимостью корректного численного воспроизведения явлений разных пространственных и временных масштабов. Целью настоящей работы является поиск путей снижения вычислительной стоимости предсказания аэродинамических и аэроакустических характеристик крылового профиля с механизацией.

Дубень А.П., Козубская Т.К., Плаксин Г.М., Родионов П.В., Софронов И.Л. «Задача бимформинга в вычислительном эксперименте: постановка и верификация» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 294-296 (2019)

В аэроакустике под бимформингом понимают технологию обработки сигнала, позволяющую определить пространственное расположение акустического источника, а также его мощность и спектральный состав на основе данных, полученных на расположенных вдали микрофонах. При этом источник восстанавливается на некоторой искусственно заданной сетке, покрывающей предполагаемую зону генерации акустического излучения. В современных экспериментальных исследованиях бимформинг представляет собой мощное средство, предоставляющее информацию исключительной практической значимости с точки зрения разработки малошумных конструкций летательных аппаратов. В последние годы можно отметить рост количества работ по аэроакустическим исследованиям с использованием бимформинга. Большая часть этих работ посвящена бимформингу в натурных и трубных экспериментах. Работ, использующих бимформинг при проведении численного моделирования, не так много. Практически все из них, в той или иной степени, повторяют экспериментальную технологию и используют те же программные продукты, которые применяются при обработке измерений в физическом эксперименте. В данной работе предпринята попытка поставить математическую задачу определения акустического источника и его спектральных свойств в более общем виде, опираясь на возможности сбора и представления данных, получаемых в ходе численного моделирования.

Абалакин И.В., Бобков В.Б., Дубень А.П., Козубская Т.К., Рыбак С.П. «Расчет пульсаций давления на поверхности ракеты космического назначения» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 297-298 (2019)

Одной из важных задач проектирования ракет космического назначения (РКН) является оценка пульсаций давления на внешних поверхностях надкалиберной космической головной части (КГЧ) и прилегающей части ракеты-носителя (PH). На этапе выведения при трансзвуковых и сверхзвуковых режимах обтекания эти поверхности подвергаются воздействию интенсивных пульсаций давления. Около РКН формируется сложное турбулентное течение, характеризующееся наличием локальных отрывов потока и ударных волн, взаимодействующих со слоями смешения и с турбулентным пограничным слоем. Численное моделирование такого рода задач является достаточно сложным и трудоемким процессом и может проводиться только с помощью современных вихреразрешающих подходов, оптимальным образом сочетающих высокую точность и приемлемую ресурсоемкость. Проведены расчеты обтекания РКН с пилотируемым транспортным кораблем (ПТК) и пульсаций давления на обтекателе двигательного отсека ПТК и на прилегающей части PH. Рассматриваются трансзвуковые и сверхзвуковые режимы обтекания (характерные числа Маха от 0.8 до 1.3). Числа Рейнольдса, рассчитанные по длине КГЧ, составляют около 10⁹. Численное моделирование выполнено с помощью вихреразрешающего гибридного RANS-LES подхода IDDES. Для расчетов используется адаптивный численный метод повышенной точности, реализованный в программном комплексе NOISEtte. Турбулентные пульсации на входе в IDDES-область задаются посредством генератора синтетической турбулентности. В докладе приводятся результаты расчетов и анализа пульсационных воздействий на ОДО, а также их сопоставления с имеющимися данными измерений при испытаниях модели КГЧ в аэродинамической трубе ЦАГИ.

Абалакин И.В., Бахвалов П.А., Бобков В.Г., Козубская Т.К. «О валидации программного комплекса NOISEtte применительно к расчету акустических полей.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 271-272 (2019)

Задачи, которые приходится решать при математическом описании и моделировании течения вблизи винта вертолёта, а также генерации этим взаимодействием акустических возмущений и их распространения, исключительно сложные из-за необходимости учёта многочисленных взаимовлияющих факторов и требуют серьёзных разносторонних исследований. Разработка достоверной вычислительной методики, позволяющей проводить численное моделирование таких задач, требует тщательной верификации и валидации путём сравнения как с результатами, полученными в натурных экспериментах, так и с результатами, полученными с использованием сторонних программных пакетов. В работе для подтверждения корректности разработанной авторами численной методики моделирования обтекания вращающегося винта вертолета рассматривается ряд задач и, в частности, проводится моделирование течения около жёсткого модельного двухлопастного несущего винта на режиме осевого обтекания.

Макаров В.Ф., Модорский В.Я., Койнов И.И., Хроликова Д.Н. «Влияние типа отверстий в звукопоглощающих конструкциях на шумоглушение» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 198-201 (2018)

Рассмотрена идея использования в однослойной ЗПК отверстий с резьбой. Описана методика численного моделирования влияния шероховатости отверстий в ячейках однослойной ЗПК на шумопоглощение с использованием программного пакета AnsysCFX. Представлены результаты исследования на различных частотах в горле резонатора панелей из композиционного материала марки ВКУ-39 и выводы по эффекту использования полученных отверстий.

Григорьев А.И., Колбнева Н.Ю., Ширяева С.О. «Квадрупольное электромагнитное излучение заряженной капли, осциллирующей в суперпозиции коллинеарных гравитационного и электростатического полей» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 70-82 (2019)

В аналитических расчетах первого порядка малости по безразмерной амплитуде осцилляций заряженной электропроводной капли, неподвижной в суперпозиции гравитационного и электростатического полей, найдено аналитическое выражение для квадрупольного момента капли, обусловленного наличием собственного и индуцированного зарядов на ее поверхности. Во втором порядке малости по квадрату отношения характерного линейного размера капли к длине излучаемой волны оценена интенсивность электромагнитного излучения от капли, генерируемого изменением во времени величины ее квадрупольного момента.

Колдоба А.В., Устюгова Г.В. «Разностная схема с анализатором симметрии для уравнений газовой динамики» Математическое моделирование, 31, № 7, с. 45-57 (2019)

Предлагается анализатор симметрии как элемент вычислительного алгоритма для численного интегрирования двумерных уравнений идеальной газовой динамики. Анализатор симметрии – алгоритм, позволяющий по сеточным данным отдать предпочтение тем или иным (в настоящей работе декартовым или полярным) компонентам векторного поля для его реконструкции на грани расчетной сетки и последующего расчета потоков консервативных переменных. Построен вычислительный алгоритм, использующий расчетную сетку полярного типа и включающий анализатор симметрии. Алгоритм легко переносится на трехмерные расчетные сетки цилиндрического типа.

Колегов Р.Н., Мехоношин В.К., Синер А.А., Шуваев Н.В. «Разработка акустической модели проточной части газотурбинного двигателя» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 127-128 (2019)

Нестационарное течение в проточной части газотурбинного двигателя (ГТД) может возбуждать различные резонансные процессы, поскольку в проточной части двигателя присутствуют различные полости и каналы с отражающими стенками. Возникающие резонансы могут приводить к существенным нагрузкам, действующим на детали двигателя, и приводить к поломкам двигателя. В связи с этим очень важным представляется вопрос прогнозирования таких явлений на этапе проектирования двигателя, задолго до проведения испытаний. Это позволит существенно снизить затраты на доводку двигателя и избежать неожиданных поломок. Одной из наиболее подробных монографий по акустическим резонансам в компрессоре является диссертационная работа В. Helmich, в которой используются в основном экспериментальные методы исследования. Среди теоретических можно отметить работу S. Konig, в которой акустический резонанс рассматривается как причина поломки центробежной ступени компрессора. В работе создается специальная акустическая модель для расчета резонансов проточной части с учетом реалистичных условий течения в отдельных узлах газотурбинного двигателя. Модель состоит из двух частей: прогнозирование граничных условий, связанных с отражением волн от элементов ГТД, и собственно нестационарный расчет возникновения резонансов. Основными отражателями в проточной части являются вращающиеся лопаточные венцы компрессора или турбины. Методика оценки отражения звука от вращающегося венца отрабатывается на задаче об отражении звука от лопаточного венца Rotor 37. По данной задаче представлен анализ возникающих полей давления и рекомендации по обработке результатов расчетов. Задача о возникновении резонансов отрабатывается на расчете резонанса полости в форме прямоугольного параллелепипеда, а также ряде других модельных задач. В качестве объекта исследования рассматривается замкнутая прямоугольная воздушная полость с абсолютно жесткими стенками. В полости расположен точечный источник акустических колебаний, имеющий спектр частот в диапазоне 100–5000 Гц с линейным затуханием интенсивности колебаний на его концах по частоте. Спектр звукового давления в заданном диапазоне частот является равномерным, уровень звукового давления на каждой частоте составляет 100 дБ. Источник задан в виде источникового слагаемого в уравнении неразрывности, локализованного в произвольной точке пространства при помощи функции распределения Гаусса. Представлены результаты расчета модельных задач, результаты экспериментальных исследований, а также результаты сравнения расчета и эксперимента. Все расчеты выполнены в пакете ANSYS Fluent, используется модель термодинамически совершенного вязкого политропного газа.

Гаврик А.Л., Коломиец С.Ф., Гаврик Ю.А., Копнина Т.Ф., Илюшин Я.А. «Радиопросвечивание в миссии Венера-Д: концепция радиосистемы и методов для получения новых сведений об атмосфере и ионосфере Венеры» Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. Материалы II Всероссийской научной конференции по проблемам радиофизики и дистанционного зондирования сред, проводимой в рамках VIII Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 26–28 июня 2018 г., с. 270-275 (2018)

Изложена базовая концепция инструментов, методика измерения и новая математическая модель, лежащая в основе обработки данных, предусматривающая их возможную реализацию в миссии Венера-Д. Отмечается, что эксперименты радиопросвечивания, выполненные с оптимально подобранными параметрами радиочастотной подсистемы, могут проложить путь к новым и важным выводам.

Колтаков С.А., Черепнев А.А. «Аппаратно-программный комплекс цифровой обработки гидроакустических сигналов» Вопросы радиоэлектроники, № 5, с. 60-63 (2019)

Рассмотрены аппаратно – программный комплекс (АПК) на базе отладочного стенда, его состав, модули и выполняемые операции. Описан способ синтезирования выходного сигнала, предложены формула и таблица параметров для его расчета. Показаны сигналы и спектры на входе и выходе разработанного АПК. Приведены полученные параметры быстродействия АПК на базе сигнального процессора с процессором общего назначения и двух вариантов с процессорами общего назначения. Предлагаемый вариант АПК в 2–3 раза выигрывает в быстродействии по сравнению с вариантом на базе процессора общего назначения фирмы Intel. Это достигнуто благодаря применению современных методов и средств программирования, модулей цифровой обработки сигналов, а также оптимизации исполняемого кода. Даны рекомендации по дальнейшему совершенствованию предлагаемого комплекса, что возможно благодаря использованию современных ПЛИС и высокоскоростного интерфейса.

Комкин А.И., Быков А.И. «Измерение нелинейных акустических характеристик отверстий» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 140-141 (2019)

Исследованию нелинейных характеристик отверстий в перегородках для случая высоких уровней звукового давления в канале посвящено большое количество работ, среди которых следует особо выделить работы Ингарда, внешние заметный вклад в понимание нелинейных волновых процессов, происходящих в отверстии при высоких уровнях звукового давления. Вместе с тем, до настоящего времени некоторые вопросы, связанные нелинейными характеристиками отверстий, остались нерешенными. К таковым вопросам относится, например, установление зависимости нелинейного сопротивление от диаметра отверстия, который несмотря долгую историю исследования нелинейных характеристик отверстия практически не освящался. Рассмотрению этого вопроса и посвящена данная работа.

Потапов А.И., Кондратьев А.В., Смородинский Я.Г. «Неразрушающий контроль структурно-неоднородных композиционных материалов методом годографа скорости упругих волн» Дефектоскопия, № 6, с. 11-19 (2019)

Рассмотрены теоретические основы неразрушающего контроля крупногабаритных конструкций и сооружений из структурно-неоднородных композиционных материалов методом годографа скорости упругих волн. Приведены теоретические основы метода годографа скорости упругих волн для однослойной среды, а также распространение низкочастотных упругих волн в однородной изотропной однослойной среде. На основе исследований даны рекомендации по определению дефектов и скорости распространения упругих волн в однослойной среде, что позволяет обеспечить неразрушающий контроль физико-механических характеристик материала в слое и дефектоскопию и толщинометрию крупногабаритных конструкций и сооружений из крупноструктурных и композиционных материалов.

Коновалов А.М., Кугушев В.И., Яковлев А.Ю. «Результаты экспериментального исследования процесса перераспределения энергии собственных колебаний под воздействием демпфирующих факторов» Контроль. Диагностика, № 4, с. 46-51 (2019)

Представлены результаты экспериментальных исследований процесса демпфирования собственных колебаний балки в виде пластины прямоугольного сечения. Исследования проводились с целью продемонстрировать сопровождающий демпфирование процесс перераспределения энергии между формами и гармониками собственных колебаний. Показано, что процесс перераспределения при ограничении возбуждающей энергии обладает большой чувствительностью к демпфирующим факторам. Это позволяет использовать его в качестве индикатора наличия трещин в процессе интегрального неразрушающего контроля деталей и целых конструкций.

Коновалов Н.Н., Рафиков Р.Х., Преображенский М.Н. «Зеркальный способ измерения диаграмм направленности в дополнительной (азимутальной) плоскости наклонных пьезопреобразователей» Дефектоскопия, № 5, с. 3-10 (2019)

Предложен новый зеркальный способ измерения диаграмм направленности наклонных пьезопреобразователей в дополнительной (азимутальной) плоскости. Проведены измерения диаграмм направленности в дополнительной плоскости для преобразователей с углами ввода от 34 до 70° зеркальным способом на стальном образце с плоскопараллельными поверхностями. Установлено, что для преобразователей с углами призмы, близкими к первому критическому (угол ввода 34°), наблюдается расширение угла раскрытия диаграммы направленности в дополнительной плоскости, что может быть объяснено участием в ее формировании преломленной продольной (головной) волны. Показано, что измерения диаграммы направленности в дополнительной плоскости пьезоэлектрических преобразователей эффективно можно проводить в диапазоне азимутальных углов ±15° от направления акустической оси.

Консон А.Д., Волкова А.А. «Обнаружение амплитудной модуляции подводного шумоизлучения морских судов при качке на фоне сверхнизкочастотных флуктуаций» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 12, № 2, с. 12-19 (2019)

Проведен анализ влияния сверхнизкочастотных (с частотой ниже 0.05 Гц) флуктуаций подводного шумоизлучения морских судов на возможность выделения амплитудной модуляции сигнала, существующей в диапазоне частот качки морских судов на взволнованной поверхности (от 0.03 до 0.5 Гц). На основе анализа записей сигналов, полученных в натурных условиях, определены возможные характерные варианты спектров сверхнизкочастотных флуктуаций. Наблюдалось, что сверхнизкочастотные могут проявляться в отдельных диапазонах общей полосы частот несущего сигнала (от 0.5 до 8.0 кГц). Предложены различные гипотезы о природе образования сверхнизкочастотных флуктуаций в зависимости от гидролого-акустических условий. Показано, что сверхнизкочастотные флуктуации могут оказывать негативное влияние на возможность обнаружения амплитудной модуляции. Рассмотрены возможные схемы выделения амплитудной модуляции сигнала в диапазоне частот качки на фоне сверхнизкочастотных флуктуаций. Предложен способ компенсации влияния сверхнизкочастотных флуктуаций для типового устройства обнаружения амплитудной модуляции, обусловленной качкой. Предложенный способ реализован программным образом в составе типового устройства. Показана работоспособность способа на натурных записях шумовых сигналов морских судов.

Константинов А.П., Сухинин С.В. «Термоакустические колебания в решетке каналов Рийке сотового и револьверного типа» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 213-214 (2019)

При определённых условиях возможно возникновение виброакустических режимов работы камер сгорания, обусловленных гистерезисом акустических колебаний на фронте горения, существенно влияющих на процессы в камере сгорания. Неустойчивость процесса горения может являться нежелательным явлением, приводящим к снижению КПД, механическим вибрациям вплоть до разрушения камеры сгорания. С другой стороны, известно, что вибрационное горение является более интенсивным процессом. Исследования показывают, что в режиме вибрационного горения существенно улучшаются такие параметры как теплонапряженность камеры и полнота сгорания топлива. Одним из механизмов реализации режима вибрационного горения является использование эффекта Рийке. В работе исследуются акустические колебания, возникающие в результате гистерезиса акустических волн на фронте горения (эффект Рийке) в системе каналов сотового и револьверного типа в потоке газа. В работе показано, что распространение термоакустических колебаний в канале, разделённом на систему субканалов сотового типа можно рассматривать как частный случай колебаний около бесконечной периодической сотовой решётки, что позволяет упростить задачу при помощи методов теории групп и далее использовать известные подходы. При помощи численно-аналитических методов описаны условия существования термоакустических колебаний в рассматриваемой системе и найдены оценки количества мод вибрационного горения. Получены зависимости частот термоакустических колебаний от количества и геометрических размеров субканалов в основном канале. Исследована механика колебаний, построены поля давлений и скоростей.

Константинов М.С., Мин Т. «Рациональные характеристики солнечной энергетической установки космического аппарата с ЭРДУ при прямом выведении на гелиоцентрическую орбиту для исследования Солнца» Известия Российской академии наук. Энергетика, № 3, с. 93-105 (2018)

В проекте “Интергелио-Зонд” предполагается выведение космического аппарата на гелиоцентрическую орбиту с относительно низким перигелием и большим наклонением к плоскости эклиптики для исследования Солнца. В настоящей работе анализируется возможность использования электроракетной двигательной установки (ЭРДУ) в проекте “Интергелио-Зонд” и схема полета, не предполагающая использование гравитационных маневров. Анализируются оптимальные характеристики транспортной системы (удельный импульс и тяга ЭРДУ, мощность солнечной энергетической установки), как функции удельной массы солнечной электроракетной двигательной установки и КПД ЭРДУ. Показано, что транспортная система на базе ракеты-носителя “Союз-2.1б”, химического разгонного блока “Фрегат”, ЭРДУ с удельным импульсом 3000 с при удельной массе 20 кг/кВт и КПД 0.7 на рабочую гелиоцентрическую орбиту может вывести КА с массой полезной нагрузки почти 900 кг. При этом оптимальная мощность солнечной энергетической установки немного меньше 7.1 кВт, оптимальная тяга ЭРДУ 337 мН. Проанализированный вариант схемы перелета можно рассматривать как возможную альтернативную схему при реализации проекта “Интергелио-Зонд”.

Качанов В.К., Соколов И.В., Концов Р.В., Тимофеев Д.В. «Использование алгоритма "фокусировка в точку" для безэталонного измерения скорости ультразвука при томографии строительных конструкций из бетона» Дефектоскопия, № 6, с. 20-29 (2019)

Отмечено, что в большинстве ультразвуковых томографов бетонных изделий при построении томограмм используют значение скорости объемных (продольных, поперечных) ультразвуковых волн, рассчитанное по легко измеряемой скорости поверхностных волн. Однако в строительных конструкциях, подверженных климатическим или иным воздействиям, состояние структуры бетона на поверхности и в глубине объекта контроля может сильно различаться, что приводит к погрешностям в определении объемной скорости ультразвука и, как следствие, к погрешностям в отображении дефектов и габаритов изделий. С целью повышения точности определения координат дефектов предложен новый безэталонный способ измерения скорости ультразвука в объеме крупногабаритных строительных конструкций с помощью ультразвуковых антенных решеток, использующих при построении томограмм алгоритм «фокусировка в точку» при условии, что в изделии присутствует точечный отражатель (например, технологическое отверстие).

Преснов Д.А., Собисевич А.Л., Груздев П.Д., Игнатьев В.И., Коньков А.И., Мореев А.Ю., Тарасов А.В., Шувалов А.А., Шуруп А.С. «Томографическая оценка параметров водоема при наличии ледового покрова с использованием сейсмоакустических излучателей» Акустический журнал, 65, № 5, с. 688-698 (2019)

Представлены результаты натурных испытаний в ледовых условиях Ладожского озера морских сейсморазведочных излучателей и площадной измерительной сейсмоакустической системы на основе автономных буев вмораживаемого типа. Демонстрируется возможность выделения в принимаемом сигнале отдельных мод, распространяющихся в системе “ледовый покров–водный слой–слой осадков–упругое полупространство”. Предложена итерационная томографическая схема, позволяющая восстанавливать сильноконтрастные скоростные аномалии в рассматриваемой слоистой среде. Приводятся результаты томографической оценки характеристик дна, водного слоя и ледового слоя в активном режиме.

Копнин С.И., Морозова Т.И., Попель С.И. «Волновые процессы в пылевой плазме над Фобосом и Деймосом» Физика плазмы, 45, № 9, с. 831-838 (2019)

Представлено обсуждение линейных и нелинейных волн в приповерхностной плазме над Фобосом и Деймосом. Показано, что нарушение изотропии функции распределения электронов в приповерхностной плазме над спутниками Марса связано с движением солнечного ветра относительно фотоэлектронов и заряженных пылевых частиц, что приводит к развитию неустойчивости и возбуждению высокочастотных волн с частотами в диапазоне ленгмюровских и электромагнитных волн. Кроме того, возможно распространение пылевых звуковых волн, возбуждение которых может, например, происходить в окрестности терминаторов спутников Марса. Найдены решения в виде пылевых звуковых солитонов, соответствующие параметрам плазменно-пылевых систем над освещенными частями Фобоса и Деймоса. Определены области возможных чисел Маха и амплитуд солитонов.

Гаврик А.Л., Гаврик Ю.А., Копнина Т.Ф., Кулешов Е.А., Смыслов А.А. «Диагностика слоистых структур в ионосфере Венеры по данным двухчастотного радиопросвечивания» Космическая радиолокация. Материалы II Всероссийской научно-практической конференции , проводимой в рамках III Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 25–27 июня 2013 г., с. 58-63 (2013)

Представлен метод диагностики многослойных структур в ионосфере Венеры по данным двухчастотного радиопросвечивания. Приведены экспериментальные данные о колебаниях электронной концентрации вблизи нижней границы дневной ионосферы Венеры.

Гаврик А.Л., Копнина Т.Ф., Смыслов А.А. «Характеристики распределения электронов в ночной ионосфере Венеры по данным радиопросвечивания» Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. Материалы Всероссийской научной конференции по проблемам радиофизики и дистанционного зондирования сред, проводимой в рамках VII Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 27–29 июня 2017 г., с. 116-123 (2017)

Исследованы свойства ночной ионосферы Венеры на основе данных двухчастотного радиопросвечивания миссии Венера-15, -16. Высокая точность анализа свойств ионосферы обеспечена высокой стабильностью и когерентностью радиоволн диапазонов 32 см и 8 см.

Гаврик А.Л., Коломиец С.Ф., Гаврик Ю.А., Копнина Т.Ф., Илюшин Я.А. «Радиопросвечивание в миссии Венера-Д: концепция радиосистемы и методов для получения новых сведений об атмосфере и ионосфере Венеры» Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. Материалы II Всероссийской научной конференции по проблемам радиофизики и дистанционного зондирования сред, проводимой в рамках VIII Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 26–28 июня 2018 г., с. 270-275 (2018)

Изложена базовая концепция инструментов, методика измерения и новая математическая модель, лежащая в основе обработки данных, предусматривающая их возможную реализацию в миссии Венера-Д. Отмечается, что эксперименты радиопросвечивания, выполненные с оптимально подобранными параметрами радиочастотной подсистемы, могут проложить путь к новым и важным выводам.

Александров В.А., Копысов С.П., Тонков Л.Е. «Возбуждение вихревых течений на свободной поверхности жидкости вибрирующей пластиной» Журнал технической физики, 89, № 7, с. 998-1005 (2019)

Исследованы течения на поверхности жидкости при вибрациях в ней частично погруженной пластины. При низкочастотных вибрациях пластины на поверхности жидкости образуются по 2 вихря с каждой стороны поверхности пластины, в которых частицы жидкости движутся в направлении от поверхностей пластины. При параметрическом возбуждении поперечных капиллярных волн вблизи границы слоя жидкости, смачивающей поверхность пластины, направление течений в вихрях становится противоположным. Высокочастотные вибрации пластины создают на поверхности жидкости дополнительно вторичные вихри.

Копьев А.В., Зыбин К.П. «Смешанные корреляторы скорости и градиентов скорости в изотропной турбулентности» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 192 (2019)

На основании колмогоровского закона «четырех пятых» получены аналитические соотношения для тройных двухточечных корреляций градиентов скорости и скорости в изотропной несжимаемой турбулентности. Соответствующий тензор корреляции выражен через скорость диссипации, корреляционную функцию скорости второго порядка и новые скалярные функции. Некоторые его компоненты не зависят от новых функций. Результаты согласуются с данными прямого численного расчета. Одна из функций аппроксимируется в инерционном интервале константой, зависящей только от скорости диссипации. Обсуждается значение полученных корреляторов в теории турбулентного транспорта.

Копьев В.Ф., Копьев В.А., Казанский П.Н., Моралев И.А. «Исследование эффективности ВЧ ДБР плазменного актуатора в задаче снижения шума цилиндра при критическом режиме обтекания» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 175-177 (2019)

Плазменные актуаторы на основе диэлектрического барьерного разряда получили наиболее широкое распространение аэродинамических и аэроакустических исследованиях в сравнении с актуаторами на других видах разрядов. Их широкое распространение определяется целым рядом их несомненных достоинств но сравнению с плазменными актуаторами, использующими другие виды газового разряда. Это в первую очередь сравнительная простота конструкции, легкость их адаптации изменениям геометрии аэродинамических моделей, небольшое энергопотребление и невысокие тепловые нагрузки. Однако эффективность обычного ДБР актуатора, работающего в диапазоне частот несколько килогерц катастрофически падает с ростом скорости, и возможность эффективного использования такого актуатора ограничивается значениями скорости не более 30 м/с. В работах, проводимых в НИО-9 ЦАГИ совместно ОИВТ РАН, исследовалась возможность использования в аэроакустических приложениях напряжения диапазона сотен килогерц. Использование высокочастотного диэлектрического барьерного разряда (ВЧ ДБР) позволило значительно расширить диапазон скоростей, в котором плазменный актуатор оказывает эффективное воздействие на течение в слое смешения турбулентных струй и в следе за плохообтекаемыми телами. Настоящая работа продолжает исследования но возможности управления шумом обтекания цилиндра с помощью высокочастотного поверхностного барьерного разряда. В работе приводятся результаты экспериментальных исследований эффективности предлагаемого плазменного актуатора при различных режимах обтекания и геометрии эксперимента. Основное внимание было сосредоточено на исследование критического режима при числах Рейнольдса >2·10⁵. Эксперименты проводились в заглушенной камере с потоком АК-2 ЦАГИ.

Бычков О.П., Копьев В.А., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А., Казанский П.Н., Моралев И.А. «Разработка и реализация системы активного подавления волн неустойчивости в невозбужденной турбулентной струе» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 167-168 (2019)

Работа продолжает предыдущие исследования авторов в области активного управления волнами неустойчивости в слое смешения струи. В целом, стратегия управления была сформулирована в работе И.В. Беляев, М.Ю. Зайцев, В.А. Копьев, В.Ф. Копьев, Г.А. Фараносов Акустическое управление волнами неустойчивости в турбулентной струе. Акустический журнал. 2013. Т.59. №1. С.19-30, где была показана ее принципиальная осуществимость. Стратегия состоит в узкополосной скользящей фильтрации исходного сигнала и формировании соответствующего узкополосного управляющего воздействия. Предполагается, что справедлив линейный принцип наложения сигналов, т.е. что если управляющее воздействие генерирует волны неустойчивости в противофазе по отношению к естественным волнам, развивающимся в слое смешения струи, и с той же амплитудой, то суммарный сигнал будет уменьшаться. Система управления реализована на основе модуля LCARD Е14- 440D. Сигнал обрабатывается в реальном времени процессором модуля. Код драйвера модуля модифицируется так, чтобы обеспечить цифровую фильтрацию сигнала с микрофонов, коррекцию фазовых и амплитудных искажений. Обработанный сигнал поступает на выход через ЦАП и далее используется для модуляции питающего напряжения на плазменном актуаторе. Приводится принципиальная схема системы управления. Для генерации волн неустойчивости использовался актуатор высокочастотного диэлектрического барьерного разряда с кольцевым электродом, установленным на внутренней поверхности сопла. Это позволяло генерировать практически осесимметричное управляющее воздействие. Сигнал на систему управления подавался с нары микрофонов ближнего поля, позволяющей выделять симметричную компоненту пульсаций. В ближнем поле были установлены также дополнительные микрофоны для исследования пространственной структуры отклика струи на управление.

Бычков О.П., Копьев В.А., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А., Казанский П.Н., Моралев И.А. «Отработка концепции активного управления шумом взаимодействия струи и крыла с помощью плазменных актуаторов» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 169-170 (2019)

Расположение крыла вблизи реактивной струи делает дифракцию пульсаций ближнего поля струи на его задней кромке эффективным источником звука. Пульсации ближнего поля, в свою очередь, определяются волновыми пакетами, развивающимися в слое смешения струи за счет неустойчивости Кельвина–Гельмгольца. Следовательно, для струи вблизи крыла уменьшение интенсивности волновых пакетов должно привести к снижению шума в дальнем поле. Причем данный источник шума проявляется, в том числе, и для низкоскоростных струй, для которых прямое излучение шума волнами неустойчивости (без пластины) является слабым. В работе рассматривается возможность снижения шума взаимодействия струи и крыла с помощью плазменного актуатора высокочастотного диэлектрического барьерного разряда в составе системы управления с обратной связью. Первоначально эффект снижения шума взаимодействия демонстрируется для струи (скорость истечения 180 м/с), возбужденной с помощью динамика. Эффект управления для этого случая показан на рисунке в виде диаграмм направленности шума на частоте возбуждения. В зависимости от сдвига фаз между возбуждением и управляющим воздействием, подобранными по амплитуде, шум исходно возбужденной струи можно усилить на величину около 6 дБ или ослабить на величину порядка 10 дБ. Этот результат подтверждает концепцию снижения шума взаимодействия. Показана также возможность снижения шума взаимодействия для невозбужденной струи. Система управления реализована на основе модуля LCARD E14-440D и аналогична той, что использовалась для свободной струи.

Беляев И.В., Копьев В.Ф., Самохин В.Ф., Фараносов Г.А., Замтфорт Б.С. «Возможность достижения перспективными СПС норм по шуму на местности на основе оценки допустимой скорости струи СПС» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 34-36 (2019)

Цель работы состояла в исследовании возможности удовлетворения действующим и перспективным нормам по шуму на местности для различных концепций сверхзвукового пассажирского самолета (СПС), рассматривая шум струи в качестве доминирующего источника и предполагая, что другие источники шума существенно заглушены.

Копьев В.Ф., Зайцев М.Ю., Величко С.А., Матвеев В.А. «Локализация и ранжирование источников шума современного пассажирского самолета в натурном летном эксперименте» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 59-60 (2019)

Настоящая работа проводилась специалистами отделения аэроакустики ФГУП "ЦАГИ" в интересах ПАО «Корпорация «Иркут» в рамках предварительных сертификационных летных испытаний (ЛИ) по определению характеристик воспринимаемого шума на местности самолета МС-21-300. Работа выполнялась в комплексе с единой программой, разработанной совместно специалистами ПАО "Корпорация "Иркут", АО «ЛИИ им. М.М. Громова» и ФГУП ЦАГИ в соответствии с рекомендациями стандарта ИКАО (документ Doc.9501). Актуальность исследования вызвана необходимостью завершения сертификации характеристик шума на местности в Российской Федерации и тем, что уже на 2020 г. запланирована сертификация EASA (Европейское агентство по безопасности полетов) самолета МС-21-300 с двигателями PW1400G-JM в EASA. Результаты сертификационных испытаний могут во многом определить конкурентоспособность и возможность продвижения на международные рынки нового отечественного самолета – прямого конкурента среднемагистральным самолетам фирм Боинг и Эрбас. С учетом введения ИКАО с 31 дек. 2017 г. новых норм по шуму на местности, ужесточенных на 7 EPNдБ по сравнению с предыдущими требованиями, задача акустической диагностики и «настройки» натурного самолета в летном эксперименте, то есть достижение соответствия вновь введенным требованиям, приобретает первостепенное значение. Целью настоящей работы являлось проведение акустических измерений с использованием 108-микрофонной антенны фирмы Br÷uel&Kjær в ходе летных испытаний по шуму на местности самолета МС-21-300 с двигателями PW1400G-JM и отработка методологии ранжирования и локализации источников шума в натурном летном эксперименте. В результате проведенных летных испытаний впервые в практике отечественного самолетостроения на опытном самолете МС-21-300 № 001 с двигателями PW1400G-JM проведена отработка методологии локализации и ранжирования пролетного шума натурного самолета. Для получения экспериментальных данных был использован имеющийся в ЦАГИ аппаратно-программный комплекс, состоящий из 108-микрофонной антенны диаметром 12 м, многоканальных блоков сбора акустической информации, системы GPS синхронизации, программного обеспечения сбора и пост-процессинга акустических данных фирмы Br÷uel&Kjær, Дания. Совместно с предварительными сертификационными летными испытаниями на режиме захода самолета на посадку были выполнены акустические измерения при различных высотах пролета над центром антенны (100–180 м), углах тангажа (0.6–4.8°), режимах работы двигателя (обороты ротора низкого давления в диапазоне 3822 пр1<6083), положения механизации крыла (“FULL” и “FLAPS3”). Кроме известных источников шума на опытном самолете обнаружен дополнительный источник шума, а именно хвостовая пята, устанавливаемая по соображениям безопасности, шум обтекания которой превышает шум двигателя в нескольких полосах частот. Важно отметить, что наличие такого элемента может повлиять на уровни шума в сертификационной точке N, которые были измерены специалистами ЛИИ им. М.М. Громова в ходе предварительных сертификационных испытаний. Таким образом, созданная в настоящей работе новая методология проведения летных испытаний позволяет не только создать акустический «портрет» исследуемого самолета, но и обеспечить при необходимости доводку самолетов семейства МС-21 с двигателями PW и ПД-14 (и в перспективе SSJ-100) до требуемого уровня Стандартов ИКАО по уровням шума в контрольных точках на местности.

Копьев В.Ф., Копьев В.А., Казанский П.Н., Моралев И.А. «Исследование эффективности ВЧ ДБР плазменного актуатора в задаче снижения шума цилиндра при критическом режиме обтекания» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 175-177 (2019)

Плазменные актуаторы на основе диэлектрического барьерного разряда получили наиболее широкое распространение аэродинамических и аэроакустических исследованиях в сравнении с актуаторами на других видах разрядов. Их широкое распространение определяется целым рядом их несомненных достоинств но сравнению с плазменными актуаторами, использующими другие виды газового разряда. Это в первую очередь сравнительная простота конструкции, легкость их адаптации изменениям геометрии аэродинамических моделей, небольшое энергопотребление и невысокие тепловые нагрузки. Однако эффективность обычного ДБР актуатора, работающего в диапазоне частот несколько килогерц катастрофически падает с ростом скорости, и возможность эффективного использования такого актуатора ограничивается значениями скорости не более 30 м/с. В работах, проводимых в НИО-9 ЦАГИ совместно ОИВТ РАН, исследовалась возможность использования в аэроакустических приложениях напряжения диапазона сотен килогерц. Использование высокочастотного диэлектрического барьерного разряда (ВЧ ДБР) позволило значительно расширить диапазон скоростей, в котором плазменный актуатор оказывает эффективное воздействие на течение в слое смешения турбулентных струй и в следе за плохообтекаемыми телами. Настоящая работа продолжает исследования но возможности управления шумом обтекания цилиндра с помощью высокочастотного поверхностного барьерного разряда. В работе приводятся результаты экспериментальных исследований эффективности предлагаемого плазменного актуатора при различных режимах обтекания и геометрии эксперимента. Основное внимание было сосредоточено на исследование критического режима при числах Рейнольдса >2·10⁵. Эксперименты проводились в заглушенной камере с потоком АК-2 ЦАГИ.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Юдин М.А. «Исследование влияния вязкости на устойчивость цилиндра в циркуляционном ограниченном потоке» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 189 (2019)

Работа посвящена исследованию влияния вязкости на устойчивость цилиндра в циркуляционном потоке. В невязком приближении при наличии неоднородной завихренности в стационарном течении возникает сдвиговая неустойчивость. Среднее течение в области между цилиндрами порождается вращением внутреннего цилиндра. Задача об устойчивости данной системы решалась Капицей П.Л. в связи с проблемой устойчивости быстро вращающихся роторов. В этой работе оценивалась сила, действующая со стороны жидкости на внутренний цилиндр. В нашей работе она была вычислена в приближении больших чисел Рейнольдса и проведен анализ устойчивости. Проведено сравнение инкрементов Майлсовской неустойчивости и неустойчивости связанной с вязкостью жидкости. Выявлены области параметров системы в которых доминирует одна из неустойчивостей.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «Использование методов лагранжевой механики для описания динамики возмущений сжимаемого идеального газа» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 187-188 (2019)

В работе Копьев В.Ф, Чернышев С.А. Методы лагранжевой и гамильтоновой механики в задачах аэроакустики. Акустический журнал. 2018. Т.64. № 6. С. 692-703 было предложено описание динамики возмущении несжимаемой идеальной жидкости в рамках лагранжева формализма с полем смещения в качестве обобщенной координаты. В работе проводится обобщение этого подхода на случай сжимаемого газа.

Копьев В.Ф., Остриков Н.Н. «Разработка эффективных ЗПК для перспективных авиадвигателей требует как новых подходов, так и уточнения ряда математических моделей» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 107-109 (2019)

Звукопоглощающие конструкции (ЗПК), устанавливаемые в тракты ТРДД, являются важнейшим средством снижения шума вентиляторной ступени авиадвигателей. В последние годы существенно возросло число исследований, посвященным углубленному анализу математических моделей, используемых при разработке ЗПК. Общей причиной повышения актуальности проблематики стало дальнейшее ужесточение норм ИКАО по шуму на местности, которое требует повышения эффективности работы ЗПК, для чего, в частности, необходимо повысить степень подробности моделирования всех процессов при распространении звука в трактах авиадвигателя, а также моделей, описывающих зависимость импеданса сотовых ЗПК от геометрических размеров, уровня звукового давления и скорости скользящего потока. Во вводной части доклада представлена как ретроспектива этапов развития в ЦАГИ методов настройки ЗПК в каналах авиадвигателя, так и анализ результатов определения модального состава звукового поля в воздухозаборнике натурного двигателя. Испытания натурного двигателя, проведенные недавно на открытом стенде, продемонстрировали, что распределение звуковой энергии по модам в канале воздухозаборника без ЗПК соответствует на всех режимах работы двигателя теоретическим представлениям, закладываемым ЦАГИ в процедуру настройки ЗПК. При этом испытания двигателя с ЗПК показали, что ЗПК в наибольшей степени снижают амплитуду наиболее энергетически значимых звуковых мод, что и было целевой функцией настройки ЗПК. В то же время за последние два года получены результаты, которые показывают необходимость дальнейшего совершенствования методов настройки ЗПК. Испытания маломасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере АК-2 показали существенную зависимость диаграмм направленности излучения звука от скоростей всасывающего и спутного потоков, подтвердив, тем самым, необходимость учета эффекта различия излучения звука для статических и летных условий при настройке ЗПК в воздухозаборнике. При этом объяснение результатов этих испытаний оказалось возможным только при учете существенного различия эффективности излучения различных вращающихся мод из канала воздухозаборника в дальнее поле. Оказалось, что уровень звукового давления в дальнем поле определяется не звуковыми модами, которые сгенерированы в канале с большой амплитудой, а модами, которые имеют высокую эффективность излучения в дальнее поле. Последние могут иметь в канале амплитуду на 15–20 дБ ниже амплитуды наиболее энергетической звуковой моды. Анализ результатов испытаний натурного двигателя без ЗПК в воздухозаборнике с этой точки зрения показал, что уровень звукового давления в дальнем поле определяется звуковыми модами, которые имеют в канале воздухозаборника амплитуду на 6–10 дБ ниже амплитуд наиболее энергетических звуковых мод. Обращено внимание на то, что механизм генерации таких мод достаточно трудно установить в эксперименте, а также такие моды можно неверно смоделировать численно. Поскольку ранее эффективность излучения мод из канала воздухозаборника напрямую не принималась во внимание при определении оптимального импеданса ЗПК, то существует потенциальная возможность снижения шума двигателя за счет перенастройки ЗПК на максимальное снижение шума в дальнем поле при учете звуковых мод, имеющих высокую эффективность излучения в дальнее поле, но относительно малую амплитуду внутри канала воздухозаборника. Сравнительные экспериментальные исследования волновой структуры звукового поля, проведенные на установке «Интерферометр с потоком» как в условиях лабораторной сборки данной установки, так и в условиях сборки установки в заглушенной камере АК-2, продемонстрировали важность учета эффекта неоднородности характеристик потока высокой скорости на структуру звукового поля в канале. Оказалось, что даже в самом простейшем из рассмотренных случаев (ЗПК отсутствуют, а в рабочей части канала реализованы твердые стенки) волновая структура звукового поля в канале при наличии потока не описывается ни одной из известных математических моделей, в том числе моделью распространения звука в однородном потоке. Кроме этого, испытания однослойной сотовой ЗПК показали, что применяемые полуэмпирические модели импеданса ЗПК не в состоянии предсказать двое кратное снижение эффективности затухания звука в канале при скорости потока 150 м/с на частоте настройки, хотя при скорости потока 100 м/с, эффективность работы данной ЗПК соответствовала полуэмпирической модели импеданса ЗПК. Поскольку до настоящего времени во всех отечественных работах в области разработки ЗПК для авиадвигателей, включая работы по определению модального состава звукового поля в каналах, применялась математическая модель распространения звука в однородном потоке, то полученные в исследовании результаты показывают необходимость разработки нового математического аппарата для описания распространения звука в каналах с неоднородным скользящим погоном, включая учет влияния как пограничного слоя в цилиндрических каналах, так и рассеяния звука на турбулентных пульсациях скорости основного потока. В том числе, необходимо уточнить полуэмпирические модели импеданса ЗПК в части зависимости от скорости скользящего потока. Последнее требует разработки новых методов извлечения импеданса ЗПК на установке «Интерферометр с потоком», которые учитывают, как эффекты трехмерной неоднородности поля скорости в канале, так и наличие разрывов импеданса на стенках канала. Конструкции современных и перспективных ТРДД ставят новые задачи в области настройки ЗПК. Так, ранее наличие пилона, разделяющего поток в наружном контуре двигателя, не рассматривалось с точки зрения настройки ЗПК и возможности установки ЗПК на поверхности пилона. Кроме этого, для ТРДД стали применяться воздухозаборники с обечайкой асимметричной формы. Эта форма приводит к генерации новых азимутальных гармоник, и, тем самым, изменяет диаграмму направленности излучения. Каналы воздухозаборников двигателей для перспективных сверхзвуковых самолетов имеют переменную форму сечения: круглое сечение плавно трансформируется в прямоугольное сечение. Оптимизация ЗПК для таких каналов ранее не производилась, поскольку отсутствуют математические модели распространения звука в каналах с сечениями переменной формы. Таким образом, в настоящее время сложилась острая необходимость развития новых математических моделей в области технологии ЗПК для ТРДД. Такие модели могут быть реализованы с помощью численных или аналитических подходов. Безусловно, возможность создания аналитических моделей резко ограничена ввиду сложности задачи в целом, но именно эти подходы обычно позволяют находить эффекты, реализация которых приводит к увеличению эффективности работы ЗПК.

Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Пальчиковский В.В., Корин А.И., Берсенев Ю.В. «Исследование влияния количества продольных швов в конструкции ЗПК на структуру звукового ноля в канале крупномасштабной модели воздухозаборника, установленной в заглушенной камере ПНИПУ» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 133-134 (2019)

В заглушенной камере ПНИПУ проведены сравнительные испытания крупномасштабной модели воздухозаборника в условиях твердых стенок, однородных ЗПК и однородных ЗПК с одной, тремя и пятью накладками, обеспечивающими перекрытие полной длины окружности однородных ЗПК на величину соответственно 6, 18 и 30%, что создает относительную азимутальную неоднородность импеданса ЗПК эквидистантную указанным процентам. Для генерации звукового поля в канале воздухозаборника использовалась система 40 динамиков, совмещенная с горнами, которые были установлены равномерно по окружности сечения тыльной части модели воздухозаборника, что позволило генерировать звуковые азимутальные моды в диапазоне номеров ±40. Для определения модальной структуры звукового поля в канале использовалась многоканальная решетка. состоящая из 126 микрофонов, установленных заподлицо стенок канала в зоне за ЗПК в направлении распространения звука, при этом 100 микрофонов образуют круговую решетку, а остальные – линейную. С помощью портативного интерферометра нормального падения выполнены измерения импеданса крупномасштабных ЗПК, предназначенных для проведения испытаний в составе крупномасштабной модели воздухозаборника в качестве однородных ЗПК, показавшие, что панели ЗПК очень однородны, т. к. нулевая мода абсолютно доминирует, а амплитуда ненулевых мод в диапазоне 1000–3200 Гц не превышает 6%. Показано, что особенности сборки однородных ЗПК (состоят из пяти панелей) и геометрии использования накладок для создания контролируемого неосесимметричного импеданса ЗПК приводят к доминированию азимутальных гармоник с номерами кратными ±5 в разложении адмитанса ЗПК в ряд Фурье по азимутальному углу, причем амплитуды этих гармоник возрастают с увеличением числа применяемых накладок. Анализ результатов испытаний показал, что наибольший эффект появления в канале не генерируемых динамиками азимутальных мод с повышенным уровнем амплитуды (фактически амплитуды этих мод сравнимы с амплитудой доминирующей моды, генерируемой динамиками) реализуется для мод, азимутальные номера которых отличаются от номера генерируемой доминирующей моды на числа кратные ±5. Данный эффект находится полностью в согласии с предсказанием аналитической модели влияния азимутальной неоднородности ЗПК на распространение вращающихся мод в цилиндрическом канале.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Фараносов Г.А., Остриков Н.Н., Денисов С.Л. «Исследование экранирования шума турбулентной струи на основе адаптированной корреляционной теории» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 67-68 (2019)

Настоящая работа является этапом в разработке модели источников шума струи, позволяющей проводить быстрые и эффективные оценки характеристик акустического излучения турбулентных струй в ходе работ по снижению шума. Корреляционная модель источников звука была разработана применительно к звуковому полю турбулентной дозвуковой струи и валидирована на основе экспериментальных данных, полученных методом азимутального разложения шума струи. Преимуществом этой модели является то, что она позволяет предсказывать не только спектральную плотность шума, но и фазовые характеристики звукового поля, что необходимо для оценки шума взаимодействия струи с элементами летательного аппарата. В работе проводится развитие корреляционной теории источников звука для случая, когда вблизи струи находится экранирующая поверхность. Моделируется ближнее акустическое поле струи при наличии экранирующей поверхности с целью ее дальнейшей валидации и последующего применения к задаче оценки эффективности экранирования шума струи элементами планера. Результаты данной работы дополняют методы и подходы, использовавшиеся при расчете эффективности шума, излучаемого волнами неустойчивости. Расчет эффекгивности экранирования шума струи был выполнен с помощью Геометрической Теории Дифракции (ГТД), основные положения которой применительно к расчету экранирования шума некомпактных источников разработаны в[Ostrikov N.N., Denisov S.L. Airframe Shielding of Noncompact Aviation Noise Sources: Theory and Experiment // AIAA Paper 2015 – 2691, June 2015]. Экспериментальная валидация метода ГТД, выполненная с помощью метода последовательностей максимальной длины в работе[Денисов С.Л., Корольков А.И. Исследование экранирования шума с помощью метода последовательностей максимальной длины в приложении к задачам авиационной акустики // Акустический журнал 2017. Т. 63. № 4. С. 1-17], продемонстрировала не только высокую точность расчета звукового ноля в зоне геометрической тени, но и показала применимость ГТД к исследованию дифракции звука, излучаемого некомпактными источниками, на плоских прямоугольных и полигональных экранах.

Бычков О.П., Копьев В.А., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А., Казанский П.Н., Моралев И.А. «Разработка и реализация системы активного подавления волн неустойчивости в невозбужденной турбулентной струе» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 167-168 (2019)

Работа продолжает предыдущие исследования авторов в области активного управления волнами неустойчивости в слое смешения струи. В целом, стратегия управления была сформулирована в работе И.В. Беляев, М.Ю. Зайцев, В.А. Копьев, В.Ф. Копьев, Г.А. Фараносов Акустическое управление волнами неустойчивости в турбулентной струе. Акустический журнал. 2013. Т.59. №1. С.19-30, где была показана ее принципиальная осуществимость. Стратегия состоит в узкополосной скользящей фильтрации исходного сигнала и формировании соответствующего узкополосного управляющего воздействия. Предполагается, что справедлив линейный принцип наложения сигналов, т.е. что если управляющее воздействие генерирует волны неустойчивости в противофазе по отношению к естественным волнам, развивающимся в слое смешения струи, и с той же амплитудой, то суммарный сигнал будет уменьшаться. Система управления реализована на основе модуля LCARD Е14- 440D. Сигнал обрабатывается в реальном времени процессором модуля. Код драйвера модуля модифицируется так, чтобы обеспечить цифровую фильтрацию сигнала с микрофонов, коррекцию фазовых и амплитудных искажений. Обработанный сигнал поступает на выход через ЦАП и далее используется для модуляции питающего напряжения на плазменном актуаторе. Приводится принципиальная схема системы управления. Для генерации волн неустойчивости использовался актуатор высокочастотного диэлектрического барьерного разряда с кольцевым электродом, установленным на внутренней поверхности сопла. Это позволяло генерировать практически осесимметричное управляющее воздействие. Сигнал на систему управления подавался с нары микрофонов ближнего поля, позволяющей выделять симметричную компоненту пульсаций. В ближнем поле были установлены также дополнительные микрофоны для исследования пространственной структуры отклика струи на управление.

Бычков О.П., Копьев В.А., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А., Казанский П.Н., Моралев И.А. «Отработка концепции активного управления шумом взаимодействия струи и крыла с помощью плазменных актуаторов» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 169-170 (2019)

Расположение крыла вблизи реактивной струи делает дифракцию пульсаций ближнего поля струи на его задней кромке эффективным источником звука. Пульсации ближнего поля, в свою очередь, определяются волновыми пакетами, развивающимися в слое смешения струи за счет неустойчивости Кельвина–Гельмгольца. Следовательно, для струи вблизи крыла уменьшение интенсивности волновых пакетов должно привести к снижению шума в дальнем поле. Причем данный источник шума проявляется, в том числе, и для низкоскоростных струй, для которых прямое излучение шума волнами неустойчивости (без пластины) является слабым. В работе рассматривается возможность снижения шума взаимодействия струи и крыла с помощью плазменного актуатора высокочастотного диэлектрического барьерного разряда в составе системы управления с обратной связью. Первоначально эффект снижения шума взаимодействия демонстрируется для струи (скорость истечения 180 м/с), возбужденной с помощью динамика. Эффект управления для этого случая показан на рисунке в виде диаграмм направленности шума на частоте возбуждения. В зависимости от сдвига фаз между возбуждением и управляющим воздействием, подобранными по амплитуде, шум исходно возбужденной струи можно усилить на величину около 6 дБ или ослабить на величину порядка 10 дБ. Этот результат подтверждает концепцию снижения шума взаимодействия. Показана также возможность снижения шума взаимодействия для невозбужденной струи. Система управления реализована на основе модуля LCARD E14-440D и аналогична той, что использовалась для свободной струи.

Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Ионов И.А. «Анализ результатов экспериментального исследования диаграмм направленности излучения звука из маломасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере АК-2 при различных скоростях спутного и всасывающего потоков» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 113-114 (2019)

С помощью численного моделирования проведен анализ эффекта сильной зависимости диаграммы направленности излучения от условий всасываемого в воздухозаборник потока при испытаниях модели в заглушенной камере АК-2. На основе сравнения с аналитическим решением для случая тонких стенок канала при отсутствии потока выполнена верификация численного метода конечных элементов (МКЭ расчета звукового поля, излучаемого из открытого конца канала с неоднородным потенциальным потоком. Сравнение продемонстрировало отличное совпадение амплитуд в дальнем поле в передней полусфере и отклонение амплитуд не более 1 дБ в задней полусфере в окрестности угла наблюдения 150°. В то же время для ряда излучаемых мод сравнение показало расхождение фазовых характеристик звука в дальнем поле на величину не более 10–15° под углами наблюдения в окрестности максимумов амплитуд диаграммы направленности и значительные отклонения (десятки градусов) под углами наблюдения в окрестности минимумов амплитуд диаграммы направленности. При этом было показано, что указанное различие фаз уменьшалось при уменьшении толщины стенки канала. По результатам верификации сделан вывод о допустимости использования МКЭ в указанных целях. С помощью МКЭ выполнены сравнительные расчеты для случаев моделирования условий испытаний и геометрии использованной модели маломасштабного воздухозаборника. Сравнение амплитуд диаграмм направленности в статических (отсутствие спутного потока) и полетных (равенство скоростей спутного и всасывающего потоков 40 м/с) условий показало небольшой эффект – отклонение на величину не более 1.5 дБ. Сравнение разностей фаз между статическими и полетными условиями излучения, которые приобретают различные звуковые моды, имеющие различные азимутальные и радиальные числа, показало сильный эффект – отклонение разностей фаз между различными модами в этих случаях составило десятки градусов. Выявленные особенности позволили объяснить сильный эффект различия диаграмм направленности, полученный в испытаниях в статических и полетных условиях в случае многомодовой генерации звука в канале воздухозаборника: интерференция различных звуковых мод, излученных из воздухозаборника, реализуется в дальнем поле с существенно различными сдвигами фаз в статических и полетных условиях. На основе аналитического решения задачи выполнены расчеты эффективности излучения различных мод как из натурного воздухозаборника в дальнее ноле при скоростях потока, характерных для взлетных режимов современных самолетов, гак и для испытаний маломасштабной модели воздухозаборника в заглушенной камере АК-2. Показано, что чем больше азимутальное или радиальное число распространяющейся но каналу моды (т. е. чем ближе рассматриваемая частота к частоте отсечки моды), тем меньшей эффективностью излучения она обладает, причем эффективность излучения мод с азимутальными числами m=7, 8, 9 может превышать эффективность излучения азимутальной моды с азимутальным числом m=18 на величину порядка 20 дБ. Данная особенность объясняет относительно сильный эффект различия диаграмм направленности, полученный в испытаниях в статических и полетных условиях, когда динамики настраивались на генерацию одной доминирующей азимутальной моды, которая содержит только одну распространяющуюся радиальную моду: данная мода обладает низкой эффективностью излучения в дальнее поле, и поэтому в диаграмме направленности присутствует звуковое поле, излученное минорными модами, обладающих большей эффективностью излучения из открытого конца канала, т.е. в дальнем поле наблюдается многомодовое распространение, которое подвержено сильному эффекту различий статических и полетных условий испытаний.

Бычков О.П., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А. «Валидация модели низкочастотного шума взаимодействия струи и крыла в условиях спутного потока» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 173-174 (2019)

В последнее время большое число исследований посвящено разработке предсказательных моделей шума взаимодействия струи и крыла, который может быть важен с точки зрения уровней шума самолета на местности. При этом такие модели обычно валидируются на экспериментальных данных, полученных в статических условиях. В то же время, с практической точки зрения, важно, чтобы модель надежно работала в условиях спутного потока, которые соответствуют взлетно-посадочным режимам полета самолета. Сложность валидации моделей в условиях наличия спутного потока двояка. Во-первых, необходимы соответствующие экспериментальные данные по шуму в дальнем поле для конфигурации струя-крыло. Установок, позволяющих получить такие данные, не много. Во-вторых, для «работы» моделей необходимы экспериментальные данные о пульсациях давления в ближнем поле струи. При наличии спутного потока получение таких данных представляет определенную проблему и требует специальных датчиков и/или специальных методов измерений. В работе предложен метод, который можно использовать для оценки низкочастотного шума взаимодействия струи и крыла в условиях полета. Основная идея метода основана на восстановлении осесимметричной моды пульсаций давления ближнего поля с использованием комбинации экспериментально измеренных пульсаций скорости на оси струи и собственных функций возмущений, рассчитываемых в рамках линейной теории устойчивости для заданного среднего поля течения. Параметры первой азимутальной моды определяются по параметрам осесимметричных возмущений. Восстановленные таким образом характеристики ближнего поля затем используются в качестве входных данных в аналитической модели прогнозирования шума взаимодействия струи и крыла. Сравнение результатов моделирования и экспериментальных данных по шуму взаимодействия струи и плоской пластины показало, что модель адекватно описывает форму спектра шума и его диаграммы направленности для различных чисел Струхаля в статических и полетных условиях.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «Модель мелкомасштабных источников звука в турбулентной дозвуковой струе» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 185-186 (2019)

Разнообразие моделей источников шума струи, используемых в настоящее время в аэроакустике, свидетельствует о том, что механизм генерации шума в турбулентных струях не ясен до сих пор. Не существует общепринятого ответа на вопрос о том, какая составляющая турбулентности несет ответственность за излучение шума струйных течений. Имеющиеся экспериментальные данные по акустике струй и численные расчеты турбулентных течений являются необходимой базой, но сами по себе не могут дать понимание процессов шумообразования. С этой точки зрения важную роль играет создание низкоуровневых моделей, которые обладают меньшей точностью, но которые позволяют выделить важнейшие факторы, ответственные за излучение звука турбулентностью. В настоящей работе анализ акустического излучения струи опирается на концепцию локального механизма генерации шума квадрупольными источниками. Используемый подход находится в рамках корреляционных теорий источников звука, в котором распространение возмущений описывается детерминированным оператором, а генерация возмущений описывается случайным полем с некоторой эмпирической пространственно-временной корреляционной функцией. Различие используемых в настоящее время корреляционных моделей связано с тем, какие процессы отнесены к генерации возмущений, а какие к их распространению. В настоящей работе выбран оператор распространения, который включает в себя не только звуковые волны в свободном пространстве (аналогия Лайтхилла) и рефракцию акустических возмущений на среднем течении струи (аналогия Голдстейна), но также конвекцию турбулентных возмущений и потерю ими корреляции (концепция синтетической турбулентности Эверта). Включение в оператор распространения максимального числа процессов позволяет минимизировать неопределенность, связанную с эмпирическим моделированием характеристик случайного поля источников и свести эти источники к локальным процессам, имеющим малый пространственный масштаб. Этот подход в совокупности с выбором квадрупольного типа источников позволяет построить простую и эффективную корреляционную модель, позволяющую предсказывать не только мощность звукового излучения струи, но и фазовые характеристики акустического поля. Проводится сравнение модели с акустическими измерениями азимутальных гармоник шума турбулентной струи. Поскольку эти данные содержат ряд характерных особенностей, то они являются хорошей проверкой для разрабатываемых моделей. Для сравнения с экспериментом выбрана низкочастотная часть спектра, поскольку здесь требуется минимальное количество подгоночных параметров. Сравнение показывает хорошее согласие модели с данными измерений трех первых азимутальных гармоник шума струи в дальнем поле в широком диапазоне скоростей струи от 120 до 280 м/с.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Акиньшин Р.В. «О возникновении неустойчивости при слиянии собственных частот колебаний вихревого кольца» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 190-191 (2019)

Изучение динамики вихревого кольца представляет большой интерес, гак как вихревое кольцо позволяет исследовать механизмы образования шума в турбулентных течениях. Этот объект легко может быть создан в опыте для экспериментального исследования и допускает теоретическое описание как стационарных, так и колебательных режимов. В то же время теоретическое изучение динамики вихревого кольца проводилось лишь в приближении тонкого вихревого кольца. Параметр тонкости вихревого кольца определяют, как отношение характерного радиуса сечения ядра вихревого кольца к радиусу вихревого кольца. Из всевозможных течений выделяется движение изохронного вихревого кольца, для которого период обращения жидких частиц внутри ядра вихревого кольца постоянен. Для такого вихревого кольца отсутствуют возмущения непрерывного спектра, что существенно облегчает проведение аналитических расчетов. В этой задаче применяется подход, основанный на использовании поля смещения как основной функции. Для исследования малых колебаний вихревого кольца этот подход использовался в работе, где впервые были правильно описаны бочкообразные моды вихревого кольца, а затем другие колебания. Главной целью данной работы является исследование устойчивости длинноволновых (длина волны порядка размера всего кольца) колебаний тонкого вихревого кольца в идеальной жидкости, в области частот вблизи точки слияния собственных частот бесселевских и изолированных колебаний. Для этого последовательно решались четыре задачи. Первая задача – нахождение стационарного течения тонкого изохронного вихревого кольца в идеальной жидкости. Вторая задача – определение базисных деформаций, представляющих собой отклик вихря на колебания его границы заданной формы и частоты. Третья задача – определение скорости смещения границы вихря при заданной деформации области завихренности. Четвертая задача – решение системы алгебраических линейных уравнений для определения частот собственных колебаний. В результате было получено дисперсионное соотношение для определения собственных частот колебаний в более высоком приближении, чем в предшествующих работах обнаружена новая неустойчивость вихревого кольца, которая реализуется в области длинноволновых колебаний.

Копьев В.Ф., Храмцов И.В. «Расчетно-экспериментальные исследования аэроакустических характеристик вихревых колец разных диаметров» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 201-202 (2019)

Вихревое кольцо является хорошо известным объектом газовой динамики. С точки зрения экспериментального исследования излучения шума отдельным вихрем представляют интерес турбулентные высокоскоростные кольца с числом Рейнольдса Re ∼10⁴–10⁵, поскольку шум таких колец удается услышать в специальных заглушенных камерах. Для исследования аэроакустических характеристик вихревых колец в Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа в Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) создан поршневой генератор с переменным набором сопел, позволяющий создавать кольца различного диаметра с помощью импульсного выталкивания массы воздуха из сопла генератора в заглушенное пространство. Предварительные исследования шума интенсивного вихревого кольца с числом Рейнольдса ∼10⁴ в безэховой камере ПНИПУ подтвердили основные параметры, наблюдавшиеся в предыдущих экспериментах: акустическое излучение вихревого кольца сосредоточено в узкой полосе частот, несущая частота пика в спектре смещается со временем в область низких частот и т.д. Для исследуемых тонких вихревых колец (μ≪em>a/R<<1) согласно звукообразующими пульсациями являются колебания ядра с частотами, лежащими вблизи значения Ω₀/2:ωm=Ω₀/2. где m – номер моды; Ω₀ – значение завихренности в ядре. В работе проводится сравнение частоты излучения звука турбулентными вихревыми кольцами разных начальных размеров. Сравнение с теоретической моделью проводится на значительном участке траектории. При этом для определения параметров вихревого кольца, входящих в формулу используется численное моделирование и автомодельная теория. Для задания граничных и начальных условии при численном моделировании движения вихревого кольца была разработана методика экспериментального определения начальных условий создания вихря с помощью прямого измерения движения поршня. Валидация расчета проводилась путем сопоставления траекторий движения вихрей на начальном участке, полученных численно и во время эксперимента. С помощью автомодельной теории можно продлить данные расчета на более удаленные от сопла области и сравнить теоретические и экспериментальные данные частоты пика излучения для различных диаметров сопла при его движении. Экспериментальные значения числа Струхаля на различных расстояниях от генератора показывают удовлетворительное согласие с теорией.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Юдин М.А. «Исследование процесса интенсификации завихренности в течении со сдвиговой неустойчивостью» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 207-208 (2019)

Проблема неустойчивости вихревых течений тесно связана с вопросами турбулизации вихревых течений и излучении ими звука. В работе исследуется сдвиговая неустойчивость, которая связана с передачей энергии из критического слоя к колебаниям системы. Такой тип неустойчивости возникает в сложных течениях с криволинейными вихревыми нитями, в частности в вихревом кольце. Исследование этого типа неустойчивости в вихревом кольце сопряжено с большими математическими трудностями в связи со сложностью исследуемого объекта. В работе рассматривается простейшая двумерная система, состоящая из незакрепленного цилиндра, циркуляционного потока невязкой несжимаемой жидкости и цилиндра, ограничивающего область течения. При собственных колебаниях возмущение в жидкости имеет особенность вблизи критического слоя, области в которой фазовая скорость возмущений близка с собственной частотой системы. Для потенциального среднего течения данная особенность возникает только для поля смещения. При наличии профиля завихренности данная особенность возникает и для возмущений завихренности. Для исследования возникновения особенности из гладких начальных условий была решена задача Коши. В начальный момент времени возмущения отсутствуют: внутренний цилиндр расположен коаксиально внешней границы и ему придается некоторая скорость. Показано, что в районе критического слоя происходит линейный по времени рост возмущений.

Асеев А.Л., Варшалович Д.А., Велихов Е.П., Грехов И.В., Гуляев Ю.В., Жуков А.Е., Иванов С.В., Каплянский А.А., Копьев П.С., Красников Г.Я., Сурис Р.А., Фортов В.Е. «Памяти Жореса Ивановича Алферова» Успехи физических наук, 189, № 8, с. 899-900 (2019)

Сафронова М.А., Ширяев А.Д., Коренбаум В.И. «Исследование гармоник свистящих звуков в шумах форсированного выдоха человека» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 49-50 (2019)

Методы аэроакустики имеют широкое применение. Помимо решения задач в области самолетостроения, их можно также использовать для решения некоторых задач в медицинской акустике. Одна из таких задач – поиск достоверных акустических признаков нарушений бронхиальной проходимости, которая по сей день является весьма актуальной. Маневр форсированного выдоха (ФВ) сопровождается узкополосными свистящими звуками (СФВ). Они исследуются как потенциальные индикаторы обструктивных заболеваний легких, но до сих пор так и не ясны механизмы их формирования, а также локализация источников по уровням бронхиального дерева человека. Ранее, при анализе спектрограмм трахеальных шумов ФВ как больных, так и здоровых добровольцев, было замечено, что СФВ часто сопровождаются гармониками – «дорожками» спектральных пиков на частотах, примерно, кратных основной частоте СФВ. Цель работы – исследование гармоник СФВ, что вероятно, может служить одной из ступеней к пониманию механизмов формирования этих звуков. Выяснение вопроса, могут ли выявленные эффекты дать что-либо для уточнения механизмов формирования СФВ, требует дальнейшего изучения.

Коренбаум В.И., Костив А.Е., Горовой С.В., Дорожко В.М. «Подводные шумы легководолазов, обусловленные аэро- и гидродинамическими эффектами» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 215-216 (2019)

Пассивный акустический мониторинг легководолазов позволяет обеспечить безопасность дайвинга и предотвратить проникновение террористов и/или браконьеров со стороны воды. Связанные с аэро- и гидродинамическими эффектами шумы перспективны для использования в этом назначении. Происхождение данных шумов обусловлено дыханием водолаза и движениями ласт. Вследствие малых волновых размеров в области низких частот излучение в воду для обоих механизмов может быть описано точечными мультипольными источниками. Респираторные шумы определяются модуляцией дыхательным циклом человека движения газа при функционировании водолазного снаряжения. Как показывают камеральные эксперименты в бассейне с водолазами-аквалангистами в полосе частот 70–130 Гц наблюдается самое начало выдоха, что может быть связано с шумом отрыва выдыхаемого воздушного пузыря от дыхательного аппарата. Основной широкополосный сигнал выдоха в полосе частот 150–1150 Гц начинается несколько позже, и поэтому может быть связан с шумом всплывающих пузырьков воздуха. Наблюдается заметное расширение спектра низкочастотного сигнала 70–130 Гц вблизи источника излучения. Это может быть ассоциировано с воздействием компонент ближнего поля излучения мультипольного источника, которые на малых расстояниях от гидрофона допускают вклад не только пульсирующих, но и осциллирующих, и даже квадрупольных составляющих. Таким образом, в области низких частот источник дыхательных шумов водолаза-аквалангиста нельзя считать чисто монопольным, как предполагалось ранее. Высокочастотный сигнал в полосе частот 3–40 кГц ассоциирован с шумами вдоха и может быть однозначно связан с аэродинамикой функционирования регулятора подачи воздуха высокого давления из баллона. Соответственно стадия вдоха может быть точно отделена от всего шумового процесса дыхания водолаза-аквалангиста. Кроме того, возможно определение дыхательного ритма. Шумы ласт связаны с гидродинамическими вихрями, сходящими с их кромки при колебательном движении. В ходе эксперимента шумы ласт и шумы дыхания определялись при проходе водолаза- аквалангиста над гидрофоном и 3-компонентным приемником градиента давления (ПГД) – приемника колебательного ускорения акустического поля. На спектрограмме отклика гидрофона видны характерные вертикальные полоски дыхательных шумов в полосе 30–400 Гц с частотой повторения 0.2 Гц. В откликах ПГД по этим шумам наблюдается асимметрия (подход–уход), связываемая с ориентацией дипольных характеристик направленности компонент ПГД. В то же время в откликах компонент ПГД хорошо просматриваются и вертикальные полоски в диапазоне частот 10–40 Гц, имеющие более высокую частоту повторения около 0.5 Гц. Поскольку и ширина полосы этих спектральных образований явно увеличивается при приближении к ПГД, они могут быть отнесены к шумам, связанным с движением водолаза на ластах. При этом шумы ласт регистрируются примерно одинаково (на тех же дистанциях при подходе к ПГД и удалении) на всех компонентах ПГД. Это наблюдение может быть истолковано в пользу преимущественно ближнеполевого характера излучения регистрируемых шумов ласт дипольным/квадрупольным источником, совокупность радиальной и тангенциальной составляющих которого приводят к потере компонентами ПГД дипольной направленности, характерной для дальнего поля более высокочастотных дыхательных шумов. При экспериментах, проведенных в реальных морских условиях, показана возможность оценки дыхательного ритма водолаза-аквалангиста по шумам, связанным с дыханием, на дистанциях до 140 м. Продемонстрированы возможности оценки пеленга и местоположения водолаза-аквалангиста на дистанциях до 250 м. Таким образом, низкочастотные подводные шумы водолазов- аквалангистов могут быть успешно использованы для пассивного обнаружения и мониторинга.

Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Яковец М.А., Пальчиковский В.В., Корин А.И., Берсенев Ю.В. «Исследование влияния количества продольных швов в конструкции ЗПК на структуру звукового ноля в канале крупномасштабной модели воздухозаборника, установленной в заглушенной камере ПНИПУ» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 133-134 (2019)

В заглушенной камере ПНИПУ проведены сравнительные испытания крупномасштабной модели воздухозаборника в условиях твердых стенок, однородных ЗПК и однородных ЗПК с одной, тремя и пятью накладками, обеспечивающими перекрытие полной длины окружности однородных ЗПК на величину соответственно 6, 18 и 30%, что создает относительную азимутальную неоднородность импеданса ЗПК эквидистантную указанным процентам. Для генерации звукового поля в канале воздухозаборника использовалась система 40 динамиков, совмещенная с горнами, которые были установлены равномерно по окружности сечения тыльной части модели воздухозаборника, что позволило генерировать звуковые азимутальные моды в диапазоне номеров ±40. Для определения модальной структуры звукового поля в канале использовалась многоканальная решетка. состоящая из 126 микрофонов, установленных заподлицо стенок канала в зоне за ЗПК в направлении распространения звука, при этом 100 микрофонов образуют круговую решетку, а остальные – линейную. С помощью портативного интерферометра нормального падения выполнены измерения импеданса крупномасштабных ЗПК, предназначенных для проведения испытаний в составе крупномасштабной модели воздухозаборника в качестве однородных ЗПК, показавшие, что панели ЗПК очень однородны, т. к. нулевая мода абсолютно доминирует, а амплитуда ненулевых мод в диапазоне 1000–3200 Гц не превышает 6%. Показано, что особенности сборки однородных ЗПК (состоят из пяти панелей) и геометрии использования накладок для создания контролируемого неосесимметричного импеданса ЗПК приводят к доминированию азимутальных гармоник с номерами кратными ±5 в разложении адмитанса ЗПК в ряд Фурье по азимутальному углу, причем амплитуды этих гармоник возрастают с увеличением числа применяемых накладок. Анализ результатов испытаний показал, что наибольший эффект появления в канале не генерируемых динамиками азимутальных мод с повышенным уровнем амплитуды (фактически амплитуды этих мод сравнимы с амплитудой доминирующей моды, генерируемой динамиками) реализуется для мод, азимутальные номера которых отличаются от номера генерируемой доминирующей моды на числа кратные ±5. Данный эффект находится полностью в согласии с предсказанием аналитической модели влияния азимутальной неоднородности ЗПК на распространение вращающихся мод в цилиндрическом канале.

Корин И.А., Пальчиковский В.В., Берсенев Ю.В. «Валидация численного моделирования работы генератора вращающихся акустических мод» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 166-170 (2018)

Проведены измерения шума в канале установки генерации вращающихся акустических мод. Выполнено численное моделирование генерации мод с различными номерами и их распространения в канале с жесткими стенками. Результаты расчетов сопоставлены с результатами экспериментов. Рассмотрено влияние на точность численного моделирования: отличий ряда геометрических характеристик реальной установки от проектных значений; точности позиционирования микрофонов; вариантов граничных условий, учитывающих эффекты потери акустической энергии за счет поглощения динамиками и излучения в открытое пространство из канала установки.

Корин И.А., Пальчиковский В.В., Павлоградский В.В., Берсенев Ю.В. «Определение импеданса крупногабаритной ЗПК при генерации заданного азимутального модального состава шума, распространяющегося в канале модели полномасштабного воздухозаборника авиационного двигателя» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 131-132 (2019)

Одним из этапов в разработке звукопоглощающих конструкций (ЗПК) для авиационных двигателей (АД) является их испытание на соответствие импедансных характеристик проектным значениям. Данные исследования проводятся в интерферометрах, которые имеют, как правило, узкие каналы. В результате в интересующем диапазоне частот в канале распространяется преимущественно нулевая мода, что сильно отличается от модального состава шума, распространяющегося в натурном воздухозаборнике АД. Таким образом, актуальным является исследование акустических характеристик ЗПК для полномасштабного воздухозаборника АД в условиях генерации в канале вращающихся звуковых мод. Для проведения подобных исследований в Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа ПНИПУ создана установка, представляющая собой генератор звука, соединенный с полномасштабной моделью воздухозаборника АД. В корпус воздухозаборника устанавливаются исследуемые панели ЗПК, звук генерируется 40 динамиками. Измерения акустического давления в канале установки диаметром 1.783 м выполняется 20 микрофонами, расположенными в линию в корпусе генератора звука (до секции ЗПК) и 26 микрофонами, установленными в линию в корпусе полномасштабной модели воздухозаборника (после секции ЗПК). Испытания крупногабаритной ЗПК проводились на центральных частотах третьоктавных полос в диапазоне 500–3150 Гц. Генерировались вращающиеся моды в диапазоне номеров 0–40. Для идентификации импедансных характеристик крупногабаритной ЗПК использовался метод эдукции на основе минимизации функционала невязки расчетных и экспериментальных значений акустических давлений на микрофонах, который был адаптирован под исследования на данной установке. Результаты извлеченного импеданса сравнивались с полученными экспериментально при измерениях крупногабаритной ЗПК портативным интерферометром с каналом диаметром 50 мм. Установлено, что для случая нулевой моды наблюдается качественное совпадение импедансных характеристик ЗПК. Для остальных случаев модального состава шума извлеченный импеданс отличается от полученного интерферометром как количественно, так и качественно.

Пальчиковский В.В., Берсенев Ю.В., Корин И.А., Бурдаков Р.В. «Создание и испытания 40-канального генератора вращающихся звуковых мод для проведения исследований распространения шума в полномасштабной модели воздухозаборника авиационного двигателя» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 129-130 (2019)

Для проведения экспериментальных исследований в цилиндрическом канале в условиях вращающегося звукового поля в ПНИПУ разработан и изготовлен генератор звуковых мод. Генератор звука состоит из 40 динамиков, расположенных по окружности и соединенных с корпусом генератора через горны с плавно расширяющимся поперечным сечением канала. Дш улучшения согласования импеданса на выходе горнов в канале генератора мод сделано центральное тело. Для контроля уровня звукового давления вблизи динамиков в стенки горнов установлены микрофоны. Генератор собран в заглушенной камере Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа (ЛМГШиМА) ПНИПУ. При проведении испытаний генератора вращающихся мод он был соединен с моделью полномасштабного воздухозаборника с диаметром канала 1.783 м. Модель воздухозаборника состоит из двух корпусов, в один из которых можно устанавливать съемные панели ЗПК для исследования их акустических характеристик в условиях вращающегося звукового поля с контролем генерируемых мод, а также отрабатывать методы идентификации модального состава шума в канале, для чего во втором корпусе расположены 26-микрофонная линейная и 100-микрофонная круговая решетки с оптимизированным расположением микрофонов. Общая комплектация установки составила 182 измерительных канала. Генерация мод проводилась в диапазоне частот 500–4000 Гц. В корпус полномасштабной модели воздухозаборника были установлены жесткостенные панели. По результатам испытаний определено, что генератор вращающихся мод надежно генерирует моды с заданными номерами в диапазоне ±40 и их комбинации. При этом уровни звукового давления на выходе из канала установки достигают значений 145 дБ. Таким образом, 40-канальный генератор вращающихся звуковых мод имеет лучшие характеристики, чем ранее созданный 30-канапьный генератор на основе воздухозаборника ПС-90-А. Исследования выполнены на уникальной научной установке «Акустическая заглушенная камера с аэродинамическими источниками шума», регистрационный номер 500617.

Кузнецова А.Д., Коробицына М.К. «Оценка влияния акустической долговечности вибродемпфирующих покрытий на шум в судовых помещениях» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 20193, с. 104-109 (2019)

Рассматриваются вопросы оценки долговечности вибродемпфирующих покрытий жесткого типа, широко используемых на судах. Такая оценка весьма важна для прогнозирования снижения эффективности шумового воздействия с течением времени в нормируемых помещениях. С интервалом в пять лет проведены измерения коэффициента механических потерь образцов пластин. На основании результатов анализа измерений проверялась статистическая гипотеза о равенстве математических ожиданий для подтверждения/опровержения статистического совпадения величин коэффициентов механических потерь. На примере разработанной модели судна с использованием энергостатистического метода получены оценки влияния вибродемпфирующих покрытий жесткого типа на шум в судовых помещениях.

Волков С.С., Королев С.А., Розанов Д.С. «Влияние технологических параметров на прочность изделий из АБС-пластика при ультразвуковой сварке» Известия высших учебных заведений. Машиностроение, № 5, с. 17-26 (2019)

Предложен способ ультразвуковой сварки изделий круглой формы из АБС-пластика, который позволяет исключить влияние неровностей и волнистостей, имеющихся на поверхности контакта контурного волновода-инструмента со свариваемым изделием, увеличить теплоотвод от поверхности изделия в подволноводной зоне, а также повысить производительность ультразвуковой сварки, прочность и качество сварного соединения. Показано, что в качестве волновода-инструмента для контурной ультразвуковой сварки изделий типа колеса вентилятора из АБС-пластика наиболее оптимальным с точки зрения равномерности распределения амплитуды колебаний по периметру рабочего торца волновода является волновод грибообразной формы. Определена оптимальная форма рабочего торца такого волновода, предусматривающая фиксацию соединяемых изделий относительно его оси по их наружному диаметру. Установлено, что при определенном сочетании режимов ультразвуковой сварки АБС-пластика скорость деформирования на больших сварочных давлениях может оказаться выше, чем на малых, что обусловлено конкуренцией трех факторов: температуры, статического сварочного давления и концентрации энергии на соединяемых поверхностях. Определено, что для сварки АБС-пластика необходимо использовать так называемые мягкие режимы ультразвуковой сварки с малыми статическим сварочным давлением и амплитудой колебания рабочего торца волновода. В этом случае сварное соединение достигается только за счет распределения микронеровностей без образования вмятин от волновода на поверхности свариваемого материала. Выявлены оптимальные параметры режимов сварки АБС-пластика.

Суворов А.С., Кальясов П.С., Коротин П.И., Соков Е.М., Артельный В.В. «Прогноз шумоизлучения от неоднородностей обтекаемой поверхности» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 3, с. 150-156 (2019)

Объект и цель научной работы. Численное прогнозирование характеристик гидродинамического шума, возникающего при взаимодействии потока с неоднородностями обтекаемой поверхности. Материалы и методы. Задача решается с использованием гибридных методов численного моделирования турбулентности и прямого моделирования рассеяния псевдозвукового поля квадрупольных источников. Основные результаты. Выполнен анализ характеристик направленности и интенсивности шумоизлучения, предложена физическая интерпретация протекающих процессов, продемонстрирована автомодельность акустических характеристик для различных режимов течения. Заключение. Результаты работы могут быть использованы в акустическом проектировании малошумного гидравлического оборудования.

Шабанов Г.А., Рыбченко А.А., Лебедев Ю.А., Припатинская Е.А., Смоленский Е.В., Короченцев В.И., Крыжановский С.П., Фейгин С.А., Мищенко В.В., Журавель Г.М. «Опытный образец прибора "спектральный анализатор биоакустической активности головы человека"» Научное приборостроение, 29, № 1, с. 82-86 (2019)

Для изучения спектра глобальной биоэлектрической активности неспецифической системы мозга разработан медицинский прибор под названием "Спектральный анализатор биоакустической активности головы человека". Изготовлен опытный образец. Был предложен способ регистрации суммарного акустического поля головного мозга человека с помощью индукционного датчика. Рассмотрено устройство индукционных датчиков, особенности узкополосного спектрального анализа и новая система частотных координат - матрица "множества функциональных состояний", или "висцером". Прибор может быть использован для оценки адаптационных возможностей организма при взаимодействия с агрессивными факторами внешней среды, функционально-топической диагностики внутренних органов.

Владимиров И.Ю., Корчагин Н.Н. «Циркуляционные эффекты при движении объектов в морской среде и атмосфере» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 4, с. 42-48 (2019)

Получены выражения для гидродинамической нагрузки на диполь при его циркуляционном обтекании потоком стратифицированной (двухслойной) жидкости конечной глубины. Исследованы зависимости волнового сопротивления и подъемной силы от скорости потока и циркуляции. Показано, что учет циркуляции может существенно изменить величину гидродинамической реакции на диполь. Обнаружен эффект резкого (реверсивного) изменения направления действия подъемной силы в относительно узком диапазоне скорости обтекания моделируемого диполем фрагмента трубопровода. Обсуждается возможность проявления подобного эффекта при движении самоходных подводных объектов и летательных аппаратов.

Архиреева Е.Ю., Даньков Б.Н., Косенко А.П., Рыбак С.П. «Опыт сопоставления модельных и натурных данных по пульсациям давления на надкалиберных головных частях» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 250-252 (2019)

Приводятся результаты анализа и сопоставления данных измерений пульсаций давления на надкалиберных головных частях (ГЧ) ракет, полученных при летных испытаниях и при испытаниях моделей ГЧ в аэродинамических трубах (АДТ).

Дубинский С.В., Севастьянов Ф.С., Голубев А.Ю., Денисов С.Л., Костенко В.М., Жарёнов И.А. «Исследование характеристик прочности и долговечности композитных авиаконструкций при виброакустическом нагружении» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 227 (2019)

Проведено расчётно-экспериментальное исследование динамического отклика образца соединения обшивки со стрингером из полимерного композиционного материала на широкополосное акустическое нагружение. Для описания частотной и пространственной структуры воздействующего звукового поля использовалась модель полностью коррелированного по поверхности образца поля с равномерной частотной спектральной плотностью. С помощью метода конечных элементов было проведено моделирование отклика рассматриваемого соединения в полосе частот 50–1550 Гц при различных суммарных уровнях звукового давления. Анализ показал, что отклик при акустическом нагружении в выбранном диапазоне частот является одномодовым. Для валидации конечно-элементной модели был проведён ряд экспериментов на вибростенде, в которых вибрационное воздействие моделировало акустическое нагружение. Полученное экспериментальное значение логарифмического декремента затухания образца, а также реализуемые спектры нагружения использовались в качестве исходных для интегрирования уравнений движения. Результаты расчёта среднеквадратичных деформаций в зоне максимальных напряжений показали хорошую сходимость с результатами экспериментов. Долговечность образцов при различных уровнях звукового давления оценивалась при помощи приложения узкополосного спектра вибрационного воздействия. Полученные данные были использованы для построения кривой выносливости для рассматриваемого типового концентратора композитных конструкций. Для образцов, содержащих смоделированные дефекты, были рассчитаны резонансные частоты и параметры динамического отклика. Сравнение этих результатов с экспериментальными данными, характеризующими изменение резонансной частоты в зависимости от размера дефекта, позволило уточнить применяемый критерий разрушения и адаптировать конечно-элементную модель для анализа живучести композитного соединения.

Сидоров И.С., Свирский Ю.А., Дубинский С.В., Костенко В.М. «Методы расчёта усталостной повреждаемости авиационных конструкции при различных спектрах виброакустических нагрузок» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 236 (2019)

Основной целью данной работы является разработка расчетной методики определения усталостной повреждаемости при различных спектрах нагружения, в том числе: при акустических нагрузках на сверхзвуковых режимах (от шума двигателей и пульсаций пограничного слоя), при акустических нагрузках от воздушных винтов, при вибрационных на1рузках в вертолетных конструкциях. В основном методы расчета долговечности делятся на те, которые применяются при наличии достаточного количества временных реализаций нагрузок или напряжений (метод «дождя», метод «полных циклов») и те, которые применяются в основном на этапе проектирования, когда исходные данные о нагрузках или напряжениях в конструкции получены расчетом в частотной области (метод Райса, метод Дирлика и др.). Для анализа усталостной долговечности при использовании характеристик случайного процесса в частотной области в данной работе были исследованы и доработаны следующие подходы. Метод «полных циклов» обычно применимый только доя временных реализаций был доработан путем статистического моделирования из функции спектральной мощности достаточного количества временных реализаций. Процесс нагружения конструкции моделировался в виде полигармонического процесса, наложенного на постоянный уровень сигнала. Число синусоид, частоты и соответствующие им амплитуды задавались в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой, из которой выбирались существенные амплитуды и их частоты. Фазы для каждой гармоники задавались случайными числами с равномерным распределением в интервале [–π, π]. Такой подход позволяет применять метод «полных циклов» не только во временной области, но и в частотной. Второй рассмотренный подход – метод Дирлика, изначально применяется в частотной области. Из него была взята формула для формирования таблицы полных циклов. Полученная таблица полных циклов служит основой для определения долговечности в соответствии с выбранной моделью сопротивления усталости. На основе данных методов разработано программное обеспечение для расчета долговечности металлических конструкций и конструкций из ПКМ.

Коренбаум В.И., Костив А.Е., Горовой С.В., Дорожко В.М. «Подводные шумы легководолазов, обусловленные аэро- и гидродинамическими эффектами» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 215-216 (2019)

Пассивный акустический мониторинг легководолазов позволяет обеспечить безопасность дайвинга и предотвратить проникновение террористов и/или браконьеров со стороны воды. Связанные с аэро- и гидродинамическими эффектами шумы перспективны для использования в этом назначении. Происхождение данных шумов обусловлено дыханием водолаза и движениями ласт. Вследствие малых волновых размеров в области низких частот излучение в воду для обоих механизмов может быть описано точечными мультипольными источниками. Респираторные шумы определяются модуляцией дыхательным циклом человека движения газа при функционировании водолазного снаряжения. Как показывают камеральные эксперименты в бассейне с водолазами-аквалангистами в полосе частот 70–130 Гц наблюдается самое начало выдоха, что может быть связано с шумом отрыва выдыхаемого воздушного пузыря от дыхательного аппарата. Основной широкополосный сигнал выдоха в полосе частот 150–1150 Гц начинается несколько позже, и поэтому может быть связан с шумом всплывающих пузырьков воздуха. Наблюдается заметное расширение спектра низкочастотного сигнала 70–130 Гц вблизи источника излучения. Это может быть ассоциировано с воздействием компонент ближнего поля излучения мультипольного источника, которые на малых расстояниях от гидрофона допускают вклад не только пульсирующих, но и осциллирующих, и даже квадрупольных составляющих. Таким образом, в области низких частот источник дыхательных шумов водолаза-аквалангиста нельзя считать чисто монопольным, как предполагалось ранее. Высокочастотный сигнал в полосе частот 3–40 кГц ассоциирован с шумами вдоха и может быть однозначно связан с аэродинамикой функционирования регулятора подачи воздуха высокого давления из баллона. Соответственно стадия вдоха может быть точно отделена от всего шумового процесса дыхания водолаза-аквалангиста. Кроме того, возможно определение дыхательного ритма. Шумы ласт связаны с гидродинамическими вихрями, сходящими с их кромки при колебательном движении. В ходе эксперимента шумы ласт и шумы дыхания определялись при проходе водолаза- аквалангиста над гидрофоном и 3-компонентным приемником градиента давления (ПГД) – приемника колебательного ускорения акустического поля. На спектрограмме отклика гидрофона видны характерные вертикальные полоски дыхательных шумов в полосе 30–400 Гц с частотой повторения 0.2 Гц. В откликах ПГД по этим шумам наблюдается асимметрия (подход–уход), связываемая с ориентацией дипольных характеристик направленности компонент ПГД. В то же время в откликах компонент ПГД хорошо просматриваются и вертикальные полоски в диапазоне частот 10–40 Гц, имеющие более высокую частоту повторения около 0.5 Гц. Поскольку и ширина полосы этих спектральных образований явно увеличивается при приближении к ПГД, они могут быть отнесены к шумам, связанным с движением водолаза на ластах. При этом шумы ласт регистрируются примерно одинаково (на тех же дистанциях при подходе к ПГД и удалении) на всех компонентах ПГД. Это наблюдение может быть истолковано в пользу преимущественно ближнеполевого характера излучения регистрируемых шумов ласт дипольным/квадрупольным источником, совокупность радиальной и тангенциальной составляющих которого приводят к потере компонентами ПГД дипольной направленности, характерной для дальнего поля более высокочастотных дыхательных шумов. При экспериментах, проведенных в реальных морских условиях, показана возможность оценки дыхательного ритма водолаза-аквалангиста по шумам, связанным с дыханием, на дистанциях до 140 м. Продемонстрированы возможности оценки пеленга и местоположения водолаза-аквалангиста на дистанциях до 250 м. Таким образом, низкочастотные подводные шумы водолазов- аквалангистов могут быть успешно использованы для пассивного обнаружения и мониторинга.

Котов А.Н., Голубев А.Ю., Зайцев К.И., Рыбак С.П. «Исследование источников шума командного отсека космического аппарата и разработка мероприятий по снижению их акустического излучения» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 261 (2019)

Выполнен акустический анализ внутренней компоновки командного отсека возвращаемого аппарата (КО ВА), состава, конфигурации и размещения агрегатов и оборудования, являющихся источниками шума, схемы вентиляции модуля КО ВА с целью оценки соответствия акустической среды в КО ВА требованиям ГОСТ Р 50804-95. Показано, что среди постоянно действующих источников наиболее интенсивными являются нагнетатель и блок вентиляторов, входящие в систему поддержания газового состава воздуха. Проведены экспериментальные исследования по оценке акустического излучения этих источников в акустической камере, измерены их диаграммы направленности. Проведена оценка эффективности шумоглушащих устройств (ЗПК, экран, кожух) для этих источников. Выполнены экспериментальные исследования звукопоглощения различных материалов и резонансных глушителей с перфорированными панелями. Показано, что условия КО ВА позволяют размещение облицовочных конструкций с высоким коэффициентом звукопоглощения. Проведены оценки звукового поля в акустической объеме КО ВА, проведены экспериментальные и расчетные исследования по улучшению параметров акустической среды в КО ВА. Разработаны предложения по снижению уровня шума в кабине, включающие оптимизацию работы источников шума и применение шумоглушащих устройств.

Котов В.В. «Применение энергетического и гибридного метода расчетов для задач снижения акустических и структурных шумов конструкций.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 253-254 (2019)

Представлены возможности программного инструмента VA One разработчика решений для виртуального инжиниринга и моделирования ESI Group.

Котов В.М., Воронко А.И., Тихомиров С.А. «Двухканальный высокочастотный акустооптический модулятор» Приборы и техника эксперимента, № 4, с. 89-94 (2019)

Представлена схема двухканального акустооптического модулятора, преобразующего частотный сдвиг оптического излучения в высокочастотную амплитудную модуляцию. Создан и испытан широкоапертурный модулятор из монокристалла ТеО₂ для модуляции излучения с длиной волны 0.63 мкм с двумя выходными оптическими лучами, поляризации которых взаимно ортогональны. Амплитуды лучей промодулированы на частоте ∼100 МГц, при этом модуляция лучей происходит в противофазе.

Кравчук Д.А. «Моделирование акустических сигналов при оптоакустическом преобразовании для осесимметричных несферических форм эритроцитов» Научное приборостроение, 29, № 2, с. 83-89 (2019)

Проведено моделирование промежуточных форм при трансформации эритроцитов на примере трехмерных фигур для последующего исследования изменения оптоакустических сигналов. Смоделированы пространственные фигуры эритроцитов с помощью полинома Чебышева. Разработана модель изменения формы эритроцитов для моделирования акустического сигнала с целью определения формы эритроцитов, используя оптоакустический эффект. Известно, что эритроциты переносят кислород и углекислый газ. Кислород переносится из легких в ткани, где он обменивается на CO₂. Здоровый эритроцит имеет двояковогнутую форму, клетка является гибкой и принимает форму колокола, когда она проходит через очень маленькие кровеносные сосуды. Эритроцит покрыт мембраной, состоящей из липидов и белков, без ядра и содержит гемоглобин – красный, богатый железом белок, который связывает кислород. Перед выделением из костного мозга в периферическую кровь эритроциты теряют свои ядра, что дает преимущества уменьшенного веса и превращения в двояковогнутый диск с повышенной деформируемостью по сравнению с более жестким сфероидальным.

Шульдешов Е.М., Краев И.Д., Петрова А.П. «Звукопоглощающий материал-конструкция для снижения шума авиационных двигателей на местности» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 137-138 (2019)

С целью повышения эффективности систем шумоглушения двигательных установок воздушных судов и снижения массы звукопоглощающих конструкций во ФГУП «ВИАМ» был разработан звукопоглощающий материал-конструкция состоящий из стеклосотопласта марки ССП-1-8Т и звукопоглощающего элемента, пропитанного гидрофобизирующим составом, расположенным внутри каждой ячейки стеклосотопласта и закрепленного на определенной высоте. Материал-конструкции присвоена марка ВЗМК-1. Представлены схематичные изображения разработанного заполнителя. Доклад посвящен исследованию характеристик материала марки ВЗМК-1, в том числе на интерферометре, при уровнях шума до 150 дБ. Исследовалось изменение параметров пористой вставки и ее расположения на комплекс свойств материала, а так же изменение акустических характеристик при разных уровнях шума и входных перфорированных слоях. Сделан вывод о том, что применение материал-конструкции марки ВЗМК-1 может позволить снизить массу звукопоглощающих конструкций, за счет замены внутренних перфорированных слоев пористой вставкой, при этом расширив частотный диапазон эффективного звукопоглощения. Применение ВЗМК-1 дает возможность настройки акустических характеристик без изменения параметров звукопоглощающих конструкций, таких как процент перфорации, толщина перфорированного слоя и итоговая толщина конструкции, что в значительной мере расширяет возможности акустической настройки систем шумоглушения при доводке двигательных установок.

Красненко Н.П., Раков А.С., Раков Д.С. «Исследование защищенной зеркально-параболической антенны акустического локатора» Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. Материалы Всероссийской научной конференции по проблемам радиофизики и дистанционного зондирования сред, проводимой в рамках VII Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 27–29 июня 2017 г., с. 444-454 (2017)

Предложена методика расчета диаграмм направленности антенн акустических локаторов по измерениям амплитудного распределения поля на излучающей апертуре. На примере антенны локатора «Звук-4» приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований защищенной зеркально-параболический антенны. Проведено сравнение с характеристиками антенн других локаторов.

Красненко Н.П., Раков А.С., Раков Д.С. «Оценка влияния неидентичности параметров элементов акустической антенной решетки на её диаграмму направленности» Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. Материалы II Всероссийской научной конференции по проблемам радиофизики и дистанционного зондирования сред, проводимой в рамках VIII Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 26–28 июня 2018 г., с. 650-655 (2018)

Рассмотрены вопросы построения акустической антенной решетки и влияния разброса амплитудно-частотных характеристик единичных элементов на её диаграмму направленности. На примере 25 элементной антенной решетки рассмотрен процесс формирования оптимальной конфигурации расположения элементов в решетке. Описан метод расчета диаграммы направленности антенных решеток

Асеев А.Л., Варшалович Д.А., Велихов Е.П., Грехов И.В., Гуляев Ю.В., Жуков А.Е., Иванов С.В., Каплянский А.А., Копьев П.С., Красников Г.Я., Сурис Р.А., Фортов В.Е. «Памяти Жореса Ивановича Алферова» Успехи физических наук, 189, № 8, с. 899-900 (2019)

Красников И.А., Родимова Р.И. «Создание систем технического диагностирования гидроакустических комплексов» Гидроакустика, № 38-1, с. 47-54 (2019)

Рассмотрен исторических ход событий, который привел к созданию систем технического диагностирования гидроакустического комплекса. Показано развитие систем диагностирования от простых сигнальных систем к сложным программно-аппаратным решениям. Раскрыта идея прогнозирования технического состояния как следующий этап развития диагностики комплексов.

Красников С.В. «Моделирование и анализ вынужденных колебаний паровой турбины мощностью 500 МВт» Автомобильный транспорт, № 44, с. 81-86 (2019)

Проведено моделирование паротурбинной установки мощностью 500 МВт. Построены геометрические и расчетные модели. Проведены расчеты вынужденных колебаний. По результатам расчетов определены причины повышенных вибраций. Расчеты и моделирование выполнены методом конечных элементов.

Ложкова Д.С., Краснов И.С., Далин М.А. «Иммерсионный ультразвуковой контроль заготовок с криволинейными поверхностями с настройкой аппаратуры на плоских образцах» Контроль. Диагностика, № 4, с. 36-44 (2019)

Разработан способ определения поправочных коэффициентов, выравнивающих чувствительность ультразвукового неразрушающего контроля во всем диапазоне глубин для объектов с криволинейной поверхностью после настройки дефектоскопического оборудования на образцах с плоской поверхностью. Поправочные коэффициенты были вычислены с использованием численного математического моделирования физических процессов ультразвукового контроля. Проведена экспериментальная проверка корректности и оценка погрешности разработанного математического аппарата.

Микрин Е.Л., Михайлов М.В., Орловский И.В., Рожков С.П., Краснопольский И.А. «Спутниковая навигация окололунных космических аппаратов и объектов на поверхности Луны» Гироскопия и навигация, 27, № 1, с. 22-31 (2019)

Предложена концепция построения глобальной навигационной спутниковой системы Луны (ГНССЛ) с опорой на существующую навигационную инфраструктуру глобальной навигационной системы ГЛОНАСС. В основе предложенного решения – создание орбитальной группировки (ОГ) навигационных спутников (НС) вокруг Земли, обслуживающих как окололунные космические аппараты, так и объекты на лунной поверхности. Исследованы два варианта развертывания ОГ. Проведено моделирование решения навигационной задачи в окрестностях Луны по сигналам предложенной ГНССЛ. Получена оценка точности навигационного решения для всех классов потребителей

Крашенинников С.Ю., Семенёв П.А. «О двух механизмах шумообразованияв турбулентных струях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 5, с. 26-39 (2019)

Анализируются особенности процессов шумообразования в турбулентных струйных течениях. Рассмотрены два возможных процесса: шум диссипирующей турбулентности и шум, создаваемый крупномасштабными возмущениями в турбулентном потоке, сопровождающими распространение турбулентных струй. Для оценки первого указанного эффекта использованы данные теории и экспериментальных исследований статистической теории турбулентности. Для анализа процесса образования шума крупномасштабными возмущениями использованы данные вычислительных экспериментов, в которых проводился непосредственный нестационарный расчет течения в дозвуковых турбулентных струях при использовании LES технологии, а также данные экспериментов. Показано, что шум крупномасштабных возмущений удовлетворительно воспроизводится при вычислительном моделировании и его свойства соответствуют экспериментам по исследованию шумообразования в струях; вклад шума диссипирующей турбулентности в общей шум струи представляется незначительным.

Крашенинников С.Ю., Миронов А.К., Алексенцев А.А., Берсенев Ю.В. «Оценка эффективности шевронных сопел для снижения шума авиационных двигателей» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 46-48 (2019)

Шевронные сопла используются в гражданской авиации для снижения шума струи. Примерами технического решения являются самолеты Боинг-787, Боинг-747-8 и Боинг-737-max, на которых установлены двигатели с шевронами на соплах наружного контура. Совместные работы ФГУП «ЦИАМ» и АО «ОДК-Авиадвигатель» но шевронным соплам проводятся на протяжении последних 14-ти лет. Акустические измерения проводились как в натурных условиях на стенде ОС-5 (Авиадвигатель), так и на моделях (Ц-17А4 ЦИАМ). Проточные части моделей были практически идентичны выхлопным соплам двигателей, в экспериментах воспроизводились натурные условия истечения (перепады давления по контурам и температуры потоков). В настоящей работе представлен анализ результатов исследований акустической эффективности шевронных сопел для двигателей со степенью двухконтурности m=2.36, m=4.5 и m=8.5. В заключение следует отметить, что анализ зарубежного опыта двигателестроения показывает, что проблемы с аномальным усилением высокочастотного шума при использовании шевронных сопел либо не возникают, либо они имеют адекватное решение. Примером является двигатель LEAP lb на самолете Boeing-737-max, шевронное сопло которого является аналогом сопла двигателя (АО «ОДК-Авиадвигатель») с m=8.5.

Крашенинников С.Ю., Семенёв П.А. «Сопоставление возможных механизмов шумообразования в турбулентных струях» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 194-196 (2019)

По результатам анализа шумообразования в турбулентных струях можно выделить два основных механизма: образование шума при диссипации турбулентности (потеря энергии за счет акустического излучения) и создание акустических возмущений пульсационным движением среды при распространении струй. Основные положения теории Лайтхилла справедливы, для описания шумообразования как при диссипации энергии турбулентных пульсаций, так и при порождении шума из-за крупномасштабных пульсаций. Первый может быть проанализирован на основе известных экспериментов по исследованию эволюции турбулентности.

Жиленко Д.Ю., Кривоносова О.Э. «Синхронизация в турбулентном сферическом течении Куэтта под действием неравномерного вращения» Журнал технической физики, 89, № 7, с. 992-997 (2019)

Представлены результаты численного исследования свойств турбулентных течений вязкой несжимаемой жидкости во вращающемся сферическом слое при наличии синхронизации. Синхронизация турбулентного течения происходит под действием периодического изменения скорости вращения внутренней сферы, скорость вращения внешней сферы постоянна. Проведено сравнение с экспериментом, и определен диапазон амплитуд модуляции, при котором синхронизация сопровождалась перемежаемостью типа "хаос–хаос".

Крицкий Б.С., Миргазов Р.М. «Оценка влияния взаимного расположения лопастей на аэродинамические и акустические характеристики соосного несущего винта вертолета» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 30-31 (2019)

К вертолету соосной схемы предъявляются требования об исключении соударения лопастей верхнего и нижнего винтов в процессе летной эксплуатации, уменьшения вибраций, обусловленных пульсациями тяги винтов, уменьшения шума, генерируемого, главным образом, соосным несущим винтом (НВ). Установлено, что начальный азимут лопасти, например, верхнего винта, не совпадающий с начальным азимутом лопасти нижнего винта, влияет на отмеченные выше особенности соосного вертолета. В данной работе выполнены численные исследования по оценке влияния начального азимута лопастей верхнего винта на пульсации силы тяги соосного НВ вертолета и его акустических характеристик. Исследования проводились в помощью метода расчета, основанного на нелинейной вихревой теории в нестационарной постановке

Вершков В.А., Крицкий Б.С., Миргазов Р.М., Абалакин И.В., Бобков В.Г., Козубская Т.К. «Численные исследования аэроакустических характеристик модельного несущего винта вертолета на режиме горизонтального полета.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 289 (2019)

Основным объектом исследования в рамках представленной работы является изолированный модельный четрырехлопастный несущий винт с постоянным шагом жестких лопастей. Проведено численное исследование аэроакустических характеристик винта на режиме косого обтекания при различных скоростях набегающего потока в пакете CFD программ ANSYS CFX и российском пакете программ NOISEtte, разработанном в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН.

Шабанов Г.А., Рыбченко А.А., Лебедев Ю.А., Припатинская Е.А., Смоленский Е.В., Короченцев В.И., Крыжановский С.П., Фейгин С.А., Мищенко В.В., Журавель Г.М. «Опытный образец прибора "спектральный анализатор биоакустической активности головы человека"» Научное приборостроение, 29, № 1, с. 82-86 (2019)

Для изучения спектра глобальной биоэлектрической активности неспецифической системы мозга разработан медицинский прибор под названием "Спектральный анализатор биоакустической активности головы человека". Изготовлен опытный образец. Был предложен способ регистрации суммарного акустического поля головного мозга человека с помощью индукционного датчика. Рассмотрено устройство индукционных датчиков, особенности узкополосного спектрального анализа и новая система частотных координат - матрица "множества функциональных состояний", или "висцером". Прибор может быть использован для оценки адаптационных возможностей организма при взаимодействия с агрессивными факторами внешней среды, функционально-топической диагностики внутренних органов.

Крылова Н.А., Шуваев В.Г. «Информационное обеспечение ультразвуковой финишной обработки цилиндрических деталей» Труды международного симпозиума "Надежность и качество", № 1, с. 243-244 (2019)

Рассматриваются вопросы эффективного формирования характеристик качества поверхностного слоя деталей с помощью воздействия ультразвуковых колебаний, причем оптимальный выбор параметров производится на основе результатов измерений информативных показателей результата взаимодействия обрабатываемой детали с ультразвуковым инструментом.

Гончарский А.В., Кубышкин В.А., Романов С.Ю., Серёжников С.Ю. «Обратные задачи интерпретации экспериментальных данных 3D ультразвуковых томографических исследований» Вычислительные методы и программирование: новые вычислительные технологии, 20, № 3, с. 254-269 (2019)

Обратная задача 3D ультразвуковой томографии рассматривается в статье как нелинейная коэффициентная обратная задача для уравнения гиперболического типа. Используемая математическая модель хорошо описывает как дифракционные эффекты, так и поглощение ультразвука в неоднородной среде. В рассматриваемой постановке реконструируется скорость распространения акустической волны как функция трех координат. Количество неизвестных в нелинейной обратной задаче составляет порядка 50 миллионов. Разработанные итерационные алгоритмы решения обратной задачи ориентированы на использование GPU-кластеров. Основным результатом работы является апробация алгоритмов на экспериментальных данных. В эксперименте использовался стенд для 3D ультразвуковых томографических исследований, разработанный в МГУ имени М.В. Ломоносова. Акустические параметры фантомов близки к акустическим параметрам мягких тканей человека. Объем экспериментальных данных составляет порядка 3 ГБ. Интерпретация данных эксперимента позволила не только продемонстрировать эффективность разработанных алгоритмов, но и подтвердила адекватность математической модели реальности. Для реализации разработанных численных алгоритмов использовался графический кластер суперкомпьютера "Ломоносов-2".

Коновалов А.М., Кугушев В.И., Яковлев А.Ю. «Результаты экспериментального исследования процесса перераспределения энергии собственных колебаний под воздействием демпфирующих факторов» Контроль. Диагностика, № 4, с. 46-51 (2019)

Представлены результаты экспериментальных исследований процесса демпфирования собственных колебаний балки в виде пластины прямоугольного сечения. Исследования проводились с целью продемонстрировать сопровождающий демпфирование процесс перераспределения энергии между формами и гармониками собственных колебаний. Показано, что процесс перераспределения при ограничении возбуждающей энергии обладает большой чувствительностью к демпфирующим факторам. Это позволяет использовать его в качестве индикатора наличия трещин в процессе интегрального неразрушающего контроля деталей и целых конструкций.

Кудрявцев А.Н., Мурин М.А., Раков А.С., Раков Д.С. «Ультразвуковая система обнаружения препятствий для беспилотных летательных аппаратов мультироторного типа» Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн. Материалы II Всероссийской научной конференции по проблемам радиофизики и дистанционного зондирования сред, проводимой в рамках VIII Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 26–28 июня 2018 г., с. 656-662 (2018)

Рассмотрен процесс построения системы обнаружения препятствий в ближней зоне на основе использования системы ультразвуковых дальномеров. Приведены краткие сведения о физике процесса измерения расстояний с помощью ультразвуковых волн.

Кузнецов А.В., Сафин А.И., Попов П.А., Иголкин А.А. «Экспериментальное исследование акустических характеристик пенополиуретана» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 257-258 (2019)

Одной из задач акустики в ракетно-космической технике является разработка конструктивных мероприятий, направленных на снижение уровня акустического давления, действующего на полезную нагрузку. Источниками этого нагружения являются пристеночные пульсации давления и аэродинамический шум от ракетных двигателей на этапах старта и полета ракеты-носителя в плотных слоях атмосферы. Как правило, задача сводится к определению толщины материала теплозвукоизоляционного покрытия, который располагается на внутренней поверхности головного обтекателя. В современной практике при разработке данных мероприятий широко применяются методы математического, в том числе, конечно-элементного моделирования. Необходимым условием для успешного решения данной задачи являются хорошие звукопоглощающие свойства материалов, используемых для повышения звукоизоляции. В работе рассматривается экспериментальное определение характеристик материалов ППУ-35-0.8 ППУ-40-0.8, с помощью импедансной трубы.

Попов П.А., Кузнецов А.В. «Расчётно-экспериментальная оценка звукоизоляции сборочно-защитного блока для космического модуля» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 265-267 (2019)

При адаптации космического модуля (КМ) с ракетой-носителем (PH), его разработчиком были сформированы требования по акустическим нагрузкам, которые должна обеспечить конструкция сборочно-зашитного блока (СЗБ). Для удовлетворения данным требованиям возникла необходимость: в оценке звукоизоляции элементов конструкции СЗБ в акустической камере; в разработке конечно-элементных моделей (КЭМ) оснастки с экспериментальными панелями и составных частей (СЧ) СЗБ с расположенными внутри него СЧ КМ в среде Ansys; в получении коэффициентов для пересчёта экспериментальных результатов. Описывается процесс решения задачи.

Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Переселков С.А. «Экспериментальное обоснование эффективности голографической обработки векторно-скалярных сигналов» Гидроакустика, № 38-1, с. 15-27 (2019)

Выполнено экспериментальное исследование эффективности голографического метода обнаружения и пеленгования движущегося широкополосного источника в мелком море с применением одиночного малогабаритного векторно-скалярного приемника и буксируемого по различным траекториям широкополосного излучателя. Показано, что голографический метод, как и при обработке по потоку мощности, измеряет пеленг с погрешностью не более, чем погрешность оценки пеленга скалярной антенной с апертурой 100 м, но обладает повышенной помехоустойчивостью обнаружения и однозначностью не только оценки пеленга, но и координат движущегося источника.

Пудовкин А.А., Кузнецов Г.Н., Кутаков С.И., Сухарцов А.А., Кешков Д.И., Китанов М.Ю., Майзель А.Б., Смагин Д.А. «Активное гашение интенсивных периодических сигналов в воздуховоде.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 178-179 (2019)

Пассивные поглотители звука ослабляют возмущения на низких частотах не эффективно, как следствие, в этом частотном диапазоне используются активные методы гашения. В воздуховоде гасящее поле вводится одним или несколькими электродинамиками, расположенными в сечении воздуховода на его цилиндрической поверхности. Наиболее эффективны методы с предсказывающей обратной связью, в которых производится наблюдение возмущения в сечении воздуховода ниже по потоку сечения расположения электродинамиков. Наблюдение формируется усреднением по нескольким микрофонам, расположенным на внутренней поверхности воздуховода, что уменьшает влияние помех, обусловленных турбулентным обтеканием микрофонов воздушным потоком. Для настройки контроллера гашения используется наблюдение возмущения в сечении воздуховода выше по потоку от зоны электродинамиков. Задача контроллера состоит в расчете электрического сигнала, подаваемого на электродинамики активного гашения по сигналу, зарегистрированному ниже по потоку от сечения расположения электродинамиков. Контроллер синтезировался но результатам идентификации передаточных характеристик первичного пути от микрофонов в сечении ниже по потоку до микрофонов в сечении выше по потоку, и вторичного пути от электродинамиков гашения до микрофонов выше по потоку. Идентифицированные передаточные характеристики формируют модель физического воздуховода, которая строилась, как внутренняя модель – в переменных состояния, т.е. в виде системы разностных уравнений первого порядка. При синтезе использовался алгоритм с внутренней моделью гасимого возмущения, для чего задавались частоты, на которых присутствовало возмущение. По ним строилась модель гасимого сигнала – также в переменных состояния. По модели воздуховода строился фильтр Калмана для оценки состояний модели воздуховода в текущий момент времени. Фактически находился вектор усиления в цепи обратной связи фильтра Калмана. Для этого решалось дискретное алгебраическое матричное уравнение Рикатти, параметры которого определялись параметрами идентифицированной модели физического воздуховода. Синтез контроллера проводился методом линейной квадратичной гауссовой (ЛКГ) оптимизации – фактически определялся вектор обратной связи ЛКГ контроллера. Для этого решалось упомянутое дискретное матричное уравнение Рикатти, параметры которого определялись параметрами внутренней модели гасимого возмущения. В физическом эксперименте использовались: цилиндрический воздуховод диаметром 150 мм, четыре 5-ти дюймовых динамика гашения типа В 1622.8, но 6 микрофонов тина ЕСМ-10 в двух сечениях наблюдения сигналов. Контроллер реализован в устройстве на основе процессора TigerSHARC ADSP-TS101S фирмы Analog Devices, частота дискретизации 6872Гц (изготовитель ЗАО «Инструментальные системы»). Приведены результаты эксперимента.

Ковалев Ю.М., Кузнецов П.А. «Модификация метода крупных частиц для решения задач распространения ударных волн и волн разрежения» Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математическое моделирование и программирование, 12, № 2, с. 58-66 (2019)

Предложена модификация метода крупных частиц. Проведен численный анализ различных модификаций метода крупных частиц применительно к задачам волновой динамики (газовой динамики). Решены задачи расчета распада произвольного разрыва, а также задачи о распространении стационарных ударных волн с отражением от жесткой стенки. Было показано, что предложенная модификация метода крупных частиц наилучшим образом совпадает с аналитическим решением задачи об отражении плоской ударной волны от жесткой стенки. Проведенный численный анализ показал, что данная модификация позволяет проводить устойчивые расчеты течений с большими градиентами изменения параметров. Значительным достоинством предложенной модификации является тот факт, что рассмотренные в работе задачи могут быть решены без введения в законы сохранения "искусственной" вязкости, а также при больших числах Куранта.

Голубев А.Ю., Кузнецов С.В., Потокин Г.А. «Пространственно-временная структура пульсаций давления на поверхности наклонного уступа.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 248-249 (2019)

Турбулентные пульсации давления на поверхности фюзеляжа являются существенным источником шума в салоне пассажирского самолёта, гак как они возбуждают колебания упругой конструкции и обшивки летательного аппарата, что приводит к излучению звука. Технологические особенности сборки летательных аппаратов приводят к наличию выступающих в поток элементов, таких как стыки панелей обшивки, крепления дверей, иллюминаторов, лючков и т.д. Измерения показывают, что отрыв потока, вызываемый даже небольшими выступами, приводит к существенному (на 20–30 дБ) локальному увеличению интенсивности пристеночных пульсаций давления, а также к росту степени их коррелированности. Помимо отрывных областей в окрестности уступа, значительные нестационарные возмущения вносит отрыв непосредственно на его передней кромке. В связи с этим встаёт вопрос о влиянии угла наклона передней кромки на характеристики поля пульсаций давления. Экспериментальные исследования проводились на дозвуковой малошумной аэродинамической трубе П-2 Московского комплекса ЦАГИ, обеспечивающей скорости вплоть до 60 м/с. Измерения проводились для выступов различной высоты при варьировании угла наклона кромки. скорости набегающего потока и толщины пограничного слоя. Было установлено, что максимальные уровни пристеночных пульсаций давления достигаются непосредственно за передней кромкой уступа и не зависят от угла наклона. В то же время, уменьшение угла наклона приводит к существенному уменьшению области повышенных пульсаций давления за передней кромкой и, непосредственно, на наклоне, в то время как пульсации давления перед уступом слабо зависят от угла наклона. Помимо этого, наблюдается весьма слабая зависимость интенсивности пристеночных пульсаций давления от толщины набегающего пограничного слоя.

Кузнецова А.Д., Коробицына М.К. «Оценка влияния акустической долговечности вибродемпфирующих покрытий на шум в судовых помещениях» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 20193, с. 104-109 (2019)

Рассматриваются вопросы оценки долговечности вибродемпфирующих покрытий жесткого типа, широко используемых на судах. Такая оценка весьма важна для прогнозирования снижения эффективности шумового воздействия с течением времени в нормируемых помещениях. С интервалом в пять лет проведены измерения коэффициента механических потерь образцов пластин. На основании результатов анализа измерений проверялась статистическая гипотеза о равенстве математических ожиданий для подтверждения/опровержения статистического совпадения величин коэффициентов механических потерь. На примере разработанной модели судна с использованием энергостатистического метода получены оценки влияния вибродемпфирующих покрытий жесткого типа на шум в судовых помещениях.

Кузнецов Г.Н., Кузькин В.М., Переселков С.А. «Экспериментальное обоснование эффективности голографической обработки векторно-скалярных сигналов» Гидроакустика, № 38-1, с. 15-27 (2019)

Выполнено экспериментальное исследование эффективности голографического метода обнаружения и пеленгования движущегося широкополосного источника в мелком море с применением одиночного малогабаритного векторно-скалярного приемника и буксируемого по различным траекториям широкополосного излучателя. Показано, что голографический метод, как и при обработке по потоку мощности, измеряет пеленг с погрешностью не более, чем погрешность оценки пеленга скалярной антенной с апертурой 100 м, но обладает повышенной помехоустойчивостью обнаружения и однозначностью не только оценки пеленга, но и координат движущегося источника.

Шкелев Е.И., Кузьмин В.Г., Орлов И.Я., Лупов С.Ю., Алексеев С.В. «Система сбора и обработки данных о функциях и состоянии человека» Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, № 1, с. 47-54 (2004)

Рассмотрены измерительная аппаратура, устройства обработки/управления и программы, предназначенные для функциональной диагностики состояния человека. Диагностические сигналы поступают по двум направлениям: в микропроцессорную (МП) систему ввода-вывода-обработки (ВВО) в составе управляющей ЭВМ и в крейтовую систему, обладающую теми же функциями, что и первая, и связанную с ЭВМ по сетевому интерфейсу. Обработка сигналов ведется в два этапа: на первом – с помощью цифровых процессоров сигналов (ЦПС) в составе МП-систем ВВО, на заключительном – с использованием ресурсов управляющей ЭВМ. Перенос вычислительной нагрузки на ЦПС позволил выполнять процедуры обработки и анализа поступающих данных в масштабе реального времени. Представлены результаты тестовых испытаний с использованием электрокардиографических и акустических измерений в области сердца. Испытания проводились на факультете физической культуры и спорта Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.

Буторина М.В., Куклин Д.А., Матвеев П.В., Олейников А.Ю. «Оценка шума железнодорожного транспорта и разработка шумозащитных мероприятий» Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения (РГУПС), № 2, с. 57-65 (2019)

Железнодорожный транспорт является одним из основных источников шума в городах, под влиянием которого в России находится до 10% жилой застройки. В данной статье проанализированы факторы, влияющие на шумовую характеристику железнодорожных линий, и проведена оценка уровней шума потоков железнодорожного транспорта. Расчеты позволили оценить уровни шума железнодорожных линий различных категорий, которые составляют от 60 до 80 дБА в зависимости от загруженности и допустимой скорости магистрали. Анализ результатов расчета показывает, что под влиянием шума железнодорожных линий находится жилая застройка на расстоянии от 70 до 950 м. Предложенная классификация железнодорожных линий по уровням шума является основанием для разработки карт шума, она также позволила определить наиболее эффективные шумозащитные мероприятия, позволяющие обеспечить допустимые уровни шума на прилегающей территории. Наиболее эффективными мерами по снижению шума поездов представляется комплекс мероприятий, направленных на снижение шума в источнике и на пути распространения, т.е. шумозащитные экраны и их комбинация с мероприятиями по совершенствованию подвижного состава и улучшению акустических свойств пути.

Белоглазкин А.Н., Шкадов В.Я., Кулаго А.Е. «Предельные волновые режимы при пространственном и временном развитии возмущений в стекающей пленке жидкости» Вестник Московского университета. Серия 1: Математика. Механика, № 3, с. 58-64 (2019)

Обсуждается соотношение теоретических и экспериментальных данных для классической задачи о регулярных двумерных волнах в пленках тяжелой вязкой жидкости на вертикальной поверхности. На основе использования преобразования подобия проводится сравнительный анализ методов расчета нелинейных волн, формирующихся в пленке при пространственном и временном развитии возмущений основного стационарного течения.

Кулебакин А.И. «Исследование влияния импульсных характеристик электроакустических преобразователей на качество звуковоспроизведения» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № 20193, с. 272-276 (2019)

Приведены результаты исследования влияния импульсных характеристик громкоговорителя на качество звуковоспроизведения. Проведенные сравнительные испытания акустических систем, идентичных по частотным характеристикам, на базе громкоговорителей с различными ИХ позволили выявить прямую корреляцию между индексами артикуляционной разборчивости и импульсных характеристик электроакустических преобразователей (ЭАП), что, в свою очередь, показывает необходимость разработки методики оценки качества звуковоспроизведения ЭАП на основе его импульсных характеристик.

Гаврик Ю.А., Гаврик А.Л., Кулешов Е.А., Смыслов А.А. «Оценка шероховатости поверхности астероида по радиолокационным сигналам» Космическая радиолокация. Материалы II Всероссийской научно-практической конференции , проводимой в рамках III Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 25–27 июня 2013 г., с. 15-19 (2013)

Представлена методика оценки шероховатости поверхности астероида при радиолокации монохроматическим сигналом. Предложена модель расчетов спектра мощности эхо-сигнала для исследования связи между параметрами поверхности и характеристиками радиоэха.

Гаврик А.Л., Гаврик Ю.А., Копнина Т.Ф., Кулешов Е.А., Смыслов А.А. «Диагностика слоистых структур в ионосфере Венеры по данным двухчастотного радиопросвечивания» Космическая радиолокация. Материалы II Всероссийской научно-практической конференции , проводимой в рамках III Всероссийских Армандовских чтений, Муром, 25–27 июня 2013 г., с. 58-63 (2013)

Представлен метод диагностики многослойных структур в ионосфере Венеры по данным двухчастотного радиопросвечивания. Приведены экспериментальные данные о колебаниях электронной концентрации вблизи нижней границы дневной ионосферы Венеры.

Куликовский А.Г., Ильичев А.Т., Чугайнова А.П., Шаргатов В.А. «О спонтанно излучающих ударных волнах» Доклады академии наук, 487, № 1, с. 28-31 (2019)

Построено решение, представляющее структуру спонтанно излучающей ударной волны, и исследована её устойчивость в линейном приближении. Найдены линейные волны возмущений, которые могут распространяться по структуре, и волны, излучающиеся в область течения за структурой, т.е. волны, соответствующие спонтанному излучению возмущений ударной волной, рассматриваемой как поверхность разрыва.

Куличков С.Н., Чунчузов И.П., Попов О.Е., Перепелкин В.Г., Голикова Е.В., Буш Г.А., Репина И.А., Цыбульская Н.Д., Горчаков Г.И. «Внутренние гравитационные и инфразвуковые волны во время урагана в Москве 29 мая 2017 г .» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 55, № 2, с. 32-40 (2019)

Приведены данные регистрации внутренних гравитационных волн (ВГВ) и инфразвуковых волн, образовавшихся при прохождении через Москву теплого и холодного фронтов, связанных с атмосферным штормом 29 мая 2017 г. Регистрация волн проводилась на сети 4 микробарографов ИФА–МГУ–Мосрентген–ЗНС, размещенных в Москве и Московской области, и сравнивалась с данными измерений параметров инфразвуковых волн в г. Дубне на станции IS43. Исследуются изменения характеристик ВГВ и инфразвуковых волн (когерентности, азимуты и фазовые скорости распространения, характерные периоды и частотные спектры) с течением времени при прохождении теплого и холодного фронтов. Исследуется также переход от гравитационной к акустической дисперсионной ветви акустико-гравитационных волн с ростом частоты и временная модуляция фазовой скорости инфразвуковых волн, вызванная ВГВ. Приведены данные измерений концентраций аэрозоля PM10 и концентрации газа NO₂ в разных пунктах г. Москвы в процессе приближения атмосферного шторма. Исследуется возможность обнаружения волновых предвестников атмосферных штормов одновременно в вариациях атмосферного давления, скорости ветра и концентрациях примесей.

Губанов Д.А., Киселев Н.П., Кундасев С.Г., Трубицына Л.П. «Характеристики сверхзвуковой струи при воздействии вдува малоразмерных струй различных конфигураций» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 180-181 (2019)

Поиск эффективного метода снижения шума и управления смешением высокоскоростных струйных течений имеет большое значение. Одним из актуальных способов управления воздействия на излучение струй является использование вихрегенераторов в виде вдува малоразмерных струй. Основной эффект от их применения связан с образованием парных продольных вихрей, которые влияют на структуру течения струи. Описываются эксперименты проведенные на вертикальной струйной установке ИТПМ СО РАН с открытой рабочей камерой.

Пожалостин А.А., Купоросова И.С. «Изгибные и параметрические колебания» Естественные и технические науки, № 5, с. 20-23 (2019)

Рассматривается задача о поперечных изгибных колебаниях прямолинейной упругой балки. Изгиб балки считается прямым. Рассматриваются малые колебания этой системы. В реальности данная система может рассматриваться как некоторая мачта и заводская прямолинейная труба. Изложен подход, основанный на методе Граммеля. В теории уравнений математической физики, которая, в том числе, рассматривает методы решения краевых задач с предварительными граничными условиями, существует понятие двойственности. Если в качестве предварительных удовлетворяются геометрические граничные условия (метод Бубнова–Галёркина), то силовые условия будут естественными и наоборот, как в этом случае, а именно, методе Граммеля.

Степанова Л.Н., Курбатов А.Н., Тенитилов Е.С. «Исследование продольных напряжений в рельсах с использованием эффекта акустоупругости на действующем участке железнодорожного пути» Контроль. Диагностика, № 2, с. 14-21 (2019)

Разработана методика контроля температуры закрепления и продольных напряжений в рельсовых плетях железнодорожного бесстыкового пути ультразвуковым (УЗ) методом с использованием эффекта акустоупругости. На учебном полигоне СГУПС проведены измерения продольных напряжений в рельсах при их механическом растяжении с относительной погрешностью не выше 10%. Определено влияние температуры рельса на скорость распространения УЗ-волн. Получены зависимости изменения времени задержки распространения УЗ-волн от температуры в ненагруженном участке рельса, расположенном на тележке, и в нагруженном рельсе. Расчет напряжений в рельсовой плети проводили через измеренные временные параметры УЗ-волн. Разработан способ определения продольных напряжений в рельсах, позволяющий учитывать влияние на них температуры. Определены температура закрепления рельса и продольные напряжения на действующем участке железнодорожного пути с использованием эффекта акустоупругости.

Куриленко Ю.В. «Проблемы нормативного и методического обеспечения измерений шума воздушных судов на местности» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 157 (2019)

В настоящее время в Российской Федерации отсутствуют обязательные технические требования (в виде технического регламента) к шуму воздушных судов, воспринимаемому на земле. Сертификация воздушных судов проводится в соответствии с Приложением 16 ИКАО и регулируется международными правилами. Поэтому измерения шума, выполняющиеся в этих целях, формально находятся вне сферы государственного регулирования обеспечения единства измерений, что порождает неопределенную юридическую ситуацию. Отсутствуют обязательные метрологические требования к измерениям шума воздушных судов. В прочитанном на конференции докладе освещаются вопросы методического обеспечения измерений шума воздушных судов в целях гигиенического контроля, такие как отсутствие четко сформулированных определений периода контроля, вопросы оценки и использования неопределенности измерений, отсутствие методик длительного мониторинга шума, проблемы применения ГОСТ 22283-2014, проблемы использования AEDT (Aviation Environmental Design Tool) для экологических расчетов.

Курилов В.Б., Сахарова А.И., Скоморохов С.И. «О влиянии положения маршевых двигателей на аэродинамические характеристики и параметры потока вблизи магистрального самолета на начальном этапе взлета» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 71 (2019)

Согласно отечественным прогнозам, снижение шума реактивных самолетов должно составить к 2025–2030 гг. около 25–30 EPNaB относительно стандарта Главы 4 ИКАО. Уровень технологий снижения шума двигателя и планера пока позволяет решать эту проблему в рамках самолетов обычной схемы. Однако, для выполнения перспективных требований необходимы более авангардные технические решения. Одним из таких решений, является экранирование шума двигателей крылом путем переноса ТРДД на верхнюю поверхность крыла. Однако, перенос двигателей на верхнюю поверхность, то есть в область больших скоростей обтекания, может заметно ухудшить характеристики, как планера, так и самого двигателя. Известным приемом восстановления аэродинамических характеристик является смешение двигателей по направлению к задней кромке крыла. Исследования таких компоновок проводятся в ЦАГИ применительно к пассажирским самолетам различного класса. В работе приведены результаты расчетных исследований по влиянию положения двигателей относительно верхней поверхности крыла на аэродинамические характеристики и поле давлений вблизи магистрального самолета на начальных этапах взлета. Дано сравнение с аналогичными данными для классической компоновки с двигателями под крылом. Показаны зоны наиболее рационального расположения гондол.

Зайцев А.И., Дмитриев С.М., Куркин А.А., Пелиновский Е.Н. «Вероятностная оценка опасности цунами на побережье египта в районе возводимой АЭС "Эль-Дабаа"» Вопросы атомной науки и техники. Серия: Математическое моделирование физических процессов, № 2, с. 81-89 (2019)

Необходимость оценки опасности цунами на побережье Египта возникла в связи со строительством атомной станции "Эль-Дабаа" (координаты 28,5270° в.д., 31,1032° с.ш.), тендер на который выиграла российская корпорация "Росатом". Для анализа долговременной опасности цунами использован популярный в настоящее время метод PTHA, основанный на статистическом анализе большого числа реальных и прогностических землетрясений с последующим расчетом волн цунами от возможных землетрясений. Показано, что предсказываемый уровень подъема воды в районе АЭС составляет 6±2 м на период 10 тыс. лет

Анисимов К.С., Кажан Е.В., Курсаков И.А., Лысенков А.В., Подаруев В.Ю., Савельев А.А. «Разработка облика самолета с использованием высокоточных методов вычислительной аэродинамики и оптимизации» Вестник Московского авиационного института, 26, № 2, http://vestnikmai.ru/publications.php?ID=104788 (2019)

Проведена разработка облика трехдвигательной компоновки типа «смешанное крыло–фюзеляж» (англ. BWB). С этой целью выполнена аэродинамическая оптимизация формы мотогондолы и положения двигателей. При оптимизации для расчета аэродинамических характеристик использован метод, основанный на численном решении трехмерных осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса. Для поиска оптимального решения использован алгоритм эффективной глобальной оптимизации, основанный на построении имитационных моделей. Разработанная процедура рассмотрена в контексте многодисциплинарной оптимизации третьего поколения, проводимой в рамках проекта AGILE. При выполнении проекта созданная процедура применена к самолётам, выбранным в качестве тестовых случаев.

Кустов О.Ю., Третьяков А.А., Мугизова Е.А. «Лазерное сканирование аддитивных образцов звукопоглощающих конструкций» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 177-179 (2018)

Продолжено детальное исследование влияния геометрических отклонений (дефектов) образцов звукопоглощающих конструкций на их акустические характеристики. Образцы представляют собой модель однослойной панели ЗПК с резонатором в виде стандартной соты. Сравнивались шесть образцов из нейлона ABS- и PLA-пластика при помощи лазерной измерительной системы Romer 7325 SI.

Черенкова Е.С., Храмцов И.В., Кустов О.Ю. «О применении в аэроакустических исследованиях сопел, изготовленных по аддитивной технологии» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 337-341 (2018)

Спроектированы и изготовлены конические сопла с выходной частью диаметром 30, 40 и 50 мм, созданные по аддитивной технологии методом экструдирования нити из ABS-пластика. В акустической заглушенной камере проведены измерения шума одноконтурной холодной воздушной струи для всех сопел при скоростях струи в диапазоне 0,3–0,7 чисел Маха. Полученные спектральные плотности и суммарные уровни звукового давления показывают, что сопла, созданные по аддитивной технологии, могут успешно применяться в аэроакустических исследованиях, заменяя более дорогие в изготовлении сопла из металла.

Храмцов И.В., Кустов О.Ю., Пальчиковский В.В., Бульбович Р.В. «Определение акустических характеристик образцов ЗПК на основе численного моделирования в трехмерной постановке» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 150-151 (2019)

Акустические характеристики звукопоглощающей конструкции (ЗПК) прогнозируют на основе полуэмпирических моделей. Для проверки соответствия акустических характеристик проектировочным значениям проводят испытания образцов ЗПК на интерферометрах. Однако, каждый испытываемый образец должен иметь идеальные геометрические параметры, что сильно отражается на разбросе получаемых для образца ЗПК акустических характеристиках. Последние 20 лет активно исследуется вопрос определения более точных акустических характеристик образцов ЗПК с помощью численного моделирования. Во многих известных работах использовались только упрощенные формы образцов ЗПК в виде одного резонатора (в основном цилиндрической формы) с одним отверстием по центру, что существенным образом отличается от реальных конструкций резонансных ЗПК, используемых в авиационных двигателях. Ранее, авторами впервые выполнено определение акустических характеристик однослойного образца реальной сотовой звукопоглощающей конструкции путем численного моделирования физических процессов в интерферометре с нормальным падением волн. Численное моделирование выполнено на основе решения нестационарных уравнений Навье–Стокса с учетом сжимаемости в полной трехмерной постановке методом недоразрешенного прямого численного моделирования (DNS). В качестве акустического сигнала используется «белый шум» с суммарным уровнем звукового давления 130 дБ на входе в расчетную область. Для верификации расчетов проведены измерения образца в интерферометре с нормальным падением волн с диаметром канала 50 мм. По результатам верификации установлено, что импедансные характеристики, полученные на основе численного моделирования, имеют высокое качество согласования с экспериментом. Разработанная методика определения акустических характеристик образцов звукопоглощающих конструкций на основе прямого численного моделирования верифицирована на полномасштабных образцах для интерферометров с нормальным падением волн с разным сечением канала, имеющих геометрические характеристики, соответствующие реальным однослойным ЗПК авиационных двигателей. В дальнейшем данный подход может использоваться для предсказания акустических характеристик образцов резонансных ЗПК с более сложной геометрией.

Кустов О.Ю., Храмцов И.В. «Определение акустических характеристик полномасштабного образца реальной однослойной сотовой звукопоглощающей конструкции на основе численного моделирования» Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации, № 1, с. 180-184 (2018)

Впервые проведено определение акустических характеристик однослойного образца реальной сотовой звукопоглощающей конструкции (диаметр образца 30 мм, глубина сот 20 мм, толщина пластины перфорации 2 мм, степень перфорации 8%, диаметр отверстий 2 мм) путем численного моделирования физических процессов в интерферометре с нормальным падением волн. Численное моделирование выполнено на основе решения нестационарных уравнений Навье–Стокса с учетом сжимаемости в полной трехмерной постановке. Отмечено высокое согласование акустических характеристик образца ЗПК, полученных в численном моделировании и в эксперименте. Показано, что проведение численного моделирования только на одной ячейке ЗПК также дает результаты, хорошо соответствующие эксперименту, что позволяет в дальнейшем применить данный подход для предсказания акустических характеристик образцов резонансных ЗПК с более сложной геометрией.

Храмцов И.В., Черенкова Е.С., Ершов В.В., Кустов О.Ю. «О направленности излучения шума струи, полученной разными методами измерений» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 55-56 (2019)

Идентификация источников шума является актуальной задачей аэроакустики, решение которой позволяет продвинуться в развитии методов снижения шума современного самолета. Одними из наиболее эффективных методов анализа источников шума являются метод азимутальной декомпозиции (МАД) и бимформинг. Данные методы могут быть отработаны на модельной турбулентной струе. Исследование проводилось в акустической заглушенной камере Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) на струйной установке. Для подачи воздуха в струйной установке используются два последовательно соединенных вентилятора, мощностью 45 кВт каждый. Данный способ позволяет подавать непрерывно воздух в течении длительного времени при практически максимальном расходе, а также имеет минимальное время подготовки к испытаниям. Для снижения собственного шума вентиляторов предусмотрена система глушителей. Для измерения средних параметров скорости модельной струи использовалась трубка Пито–Прандтля. Для реализации МАД при исследовании шума струи в Лаборатории механизмов генерации шума и модального анализа создана микрофонная решетка, адаптированная под особенности струйной установки: ось решетки расположена на высоте 2.5 м (где находится ось сопла струйной установки); радиус решетки равен 0.85 м (для сравнения результатов с подобной установкой в ЦАГИ). С помощью созданной микрофонной решетки проведены измерения шума струи на разных расстояниях от среза сопла и получена информация о направленности азимутальных мод в турбулентной струе. Для получения дополнительной информации о положении источника, создаваемого струйной установкой ПНИПУ, применялся метод локализации источника шума на основе плоского бимформинга. Измерения выполнялись 9-лучевой 54-микрофонной решеткой Bruel & Kjaer. Полученные результаты направленностей мод были нормированы на суммарный уровень шума. Выявлено, что независимо от скорости струи, диаметра сопла и вида сопла (коническое или шевронное) в частотном диапазоне 600–1600 Гц соотношение между амплитудными коэффициентами азимутальных мод и суммарным уровнем шума модельной струи остается постоянным. Исследования выполнены на уникальной научной установке «Акустическая заглушенная камера с аэродинамическими источниками шума», регистрационный номер 500617.

Пудовкин А.А., Кузнецов Г.Н., Кутаков С.И., Сухарцов А.А., Кешков Д.И., Китанов М.Ю., Майзель А.Б., Смагин Д.А. «Активное гашение интенсивных периодических сигналов в воздуховоде.» Тезисы докладов Шестой открытой Всероссийской (XVIII научно-технической) конференции по аэроакустике (22–27 сентября 2019 г.), с. 178-179 (2019)

Пассивные поглотители звука ослабляют возмущения на низких частотах не эффективно, как следствие, в этом частотном диапазоне используются активные методы гашения. В воздуховоде гасящее поле вводится одним или несколькими электродинамиками, расположенными в сечении воздуховода на его цилиндрической поверхности. Наиболее эффективны методы с предсказывающей обратной связью, в которых производится наблюдение возмущения в сечении воздуховода ниже по потоку сечения расположения электродинамиков. Наблюдение формируется усреднением по нескольким микрофонам, расположенным на внутренней поверхности воздуховода, что уменьшает влияние помех, обусловленных турбулентным обтеканием микрофонов воздушным потоком. Для настройки контроллера гашения используется наблюдение возмущения в сечении воздуховода выше по потоку от зоны электродинамиков. Задача контроллера состоит в расчете электрического сигнала, подаваемого на электродинамики активного гашения по сигналу, зарегистрированному ниже по потоку от сечения расположения электродинамиков. Контроллер синтезировался но результатам идентификации передаточных характеристик первичного пути от микрофонов в сечении ниже по потоку до микрофонов в сечении выше по потоку, и вторичного пути от электродинамиков гашения до микрофонов выше по потоку. Идентифицированные передаточные характеристики формируют модель физического воздуховода, которая строилась, как внутренняя модель – в переменных состояния, т.е. в виде системы разностных уравнений первого порядка. При синтезе использовался алгоритм с внутренней моделью гасимого возмущения, для чего задавались частоты, на которых присутствовало возмущение. По ним строилась модель гасимого сигнала – также в переменных состояния. По модели воздуховода строился фильтр Калмана для оценки состояний модели воздуховода в текущий момент времени. Фактически находился вектор усиления в цепи обратной связи фильтра Калмана. Для этого решалось дискретное алгебраическое матричное уравнение Рикатти, параметры которого определялись параметрами идентифицированной модели физического воздуховода. Синтез контроллера проводился методом линейной квадратичной гауссовой (ЛКГ) оптимизации – фактически определялся вектор обратной связи ЛКГ контроллера. Для этого решалось упомянутое дискретное матричное уравнение Рикатти, параметры которого определялись параметрами внутренней модели гасимого возмущения. В физическом эксперименте использовались: цилиндрический воздуховод диаметром 150 мм, четыре 5-ти дюймовых динамика гашения типа В 1622.8, но 6 микрофонов тина ЕСМ-10 в двух сечениях наблюдения сигналов. Контроллер реализован в устройстве на основе процессора TigerSHARC ADSP-TS101S фирмы Analog Devices, частота дискретизации 6872Гц (изготовитель ЗАО «Инструментальные системы»). Приведены результаты эксперимента.