Лезова И.Е., Карбань О.В., Таранов А.В., Хазанов Е.Н., Чарная Е.В. «Кинетические характеристики фононов и структурные неоднородности твердых растворов моноалюминатов Y_1-xEr_xAlO₃» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 157, № 1, с. 90-96 (2020)

Исследованы особенности низкотемпературной теплоемкости, транспортные характеристики фононов в области гелиевых температур и наноструктурные неоднородности в монокристаллах твердых растворов эрбиевых моноалюминатов YAlO₃:Er, синтезированных методом направленной кристаллизации.

Хайкин В.Б., Стороженко А.А., Богод В.М. «Радиогелиографы и радиорефлекторы для исследования солнечной плазмы» Астрофизический бюллетень, 74, № 2, с. 238-251 (2019)

Рассматриваются характеристики крупных интерферометров и рефлекторных радиотелескопов для исследования радиоизлучения солнечнойатмосферы. Создание солнечных радиоинтерферометров (радиогелиографов) оказалось более рентабельным, чем одиночных рефлекторных радиотелескопов, поскольку использование апертурного синтеза позволило быстро и с лучшим пространственным разрешением строить изображения Солнца и его активных областейи эффективно изучать взрывные процессы на Солнце. При этом исследования, затрагивающие многие фундаментальные вопросы физики солнечнойатмосферы, где требуется изучение слабоконтрастных структур до и после вспышек, к сожалению, не получили соответствующего развития. Повышение эффективности работы радиорефлекторов в последние десятилетия происходило главным образом благодаря развитию матричных методов приема, фокальных решеток, а также спектральному анализу в широком диапазоне длин волн с высокойчувствительностью по потоку излучения. Между тем разнообразие задач физики солнечнойатмосферы и активных процессов требует оптимального применения возможностейразличных интерферометрических и рефлекторных систем микроволнового диапазона для совместных исследованийСолнца. В связи с началом реализации программ наблюденийСолнца на новом инструменте ALMA и появлением новых наблюдательных данных в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах обсуждаются направления развития солнечных исследованийна радиотелескопе РАТАН-600 в широком диапазоне длин волн.

Хакимов А.Г. «К задаче об обтекании круговой цилиндрической оболочки» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 23, с. 12-18 (2020)

Представлены результаты моделирования струйного безотрывного обтекания упругой цилиндрической оболочки с нелинейными граничными условиями. Учитывается действие среднего давления на оболочку. Решение получено в виде рядов по степеням параметра аэрогидроупругости. Приводятся формы поперечного сечения оболочки, распределение давлений на деформированной и недеформированной оболочках, распределение безразмерного изгибающего момента, перерезывающей силы, усилия натяжения.

Масда С.Г., Докобо Х.А., Хуссейн А.М., Мардини М.К., Аль-Амерьин Х.А., Кампо П.П., Хан А.Р., Патан Д.М. «Физические и геометрические параметры тройной системы HIP 109951» Астрофизический бюллетень, 74, № 4, с. 499-509 (2019)

Представлены точные определения физических и геометрических параметров тройной системы HIP 109951 (WDS J22161-0705AB), состоящей из компонентов A, Ba и Bb. Двойственность компонента B была недавно подтверждена по вариациям лучевых скоростей. Системы изучались с помощью комплексного метода, разработанного Аль-Вардатом для исследования тесных визуально-двойных систем, использующего метод бланкетированных моделей атмосфер Куруца (Atlas 9) вкупе с аналитическими расчетами геометрических параметров (методом, разработанным Докобо) тройной системы. Синтетические распределения энергии в спектре и синтетическая звездная фотометрия системы в целом и ее отдельных компонентов были сравнены с наблюдательными данными. Также приводятся положения компонентов.

Адушкин В.В., Рыбнов Ю.С., Спивак А.А., Харламов В.А. «О связи параметров инфразвуковых волн с энергией источника» Физика Земли, № 5, с. 96-106 (2019)

По результатам анализа данных инструментальных наблюдений, выполненных при исследовании инфразвуковых сигналов от мощных взрывных источников в атмосфере, предложена новая полуэмпирическая модель распространения акустических возмущений в стратосферном волноводе. Получено обобщенное соотношение между энергией акустического источника в атмосфере и характерной частотой в спектре акустического сигнала. Проведена верификация разработанной модели при описании акустических источников природного и техногенного происхождения с известной энергией. Показано, что предложенная модель согласуются с результатами наблюдений и данными, полученными в других работах.

Хачай О.А., Хачай А.Ю., Хачай О.Ю. «Алгоритм распространения продольных и поперечных волн в слоисто блоковой среде с составными иерархическими включениями различного ранга и различными физико-механическими свойствами» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 79 (2019). 106 с.

Иерархическая структура характерна для многих систем, особенно для литосферы Земли, где было выделено по геофизическим исследованиям более 30 иерархических уровней от тектонических плит протяженностью в тысячи километров до отдельных минеральных зерен миллиметрового размера. Таким образом, земная кора представляет собой не сплошную среду, а дискретную систему блоков и, как любой синергетический дискретный ансамбль, обладает свойствами иерархичности и самоподобия. Процессы разработки нефтегазовых месторождений связаны с движением многофазных многокомпонентных сред, которые характеризуются неравновесными и нелинейными реологическими свойствами. Реальное поведение пластовых систем определяется сложностью реологии движущихся жидкостей и морфологического строения пористой среды, а также многообразием процессов взаимодействия между жидкостью и пористой средой. Учет этих факторов необходим для содержательного описания процессов фильтрации за счет нелинейности, неравновесности и неоднородности, присущих реальным системам. При этом выявляются новые синергетические эффекты (потеря устойчивости с возникновением колебаний, образование упорядоченных структур). Это позволяет предложить новые методы контроля и управления сложными природными системами, которые настроены на учет этих явлений. Таким образом, пластовая система, из которой необходимо извлечь нефть, представляет собой сложную динамическую иерархическую систему. Разработан новый метод моделирования активного акустического мониторинга с использованием источника продольных и поперечных волн слоисто-блоковой упругой среды с несколькими включениями различного физико-механического и фазового иерархического строения. Разработан итерационный процесс решения прямой задачи для случая трех иерархических включений l, m, s-ых рангов на основе использования 2D-интегро дифференциальных уравнений. Степень иерархичности включений определяется значениями их рангов, которые могут быть различными. Иерархические включения расположены в разных слоях друг над другом: верхнее аномально напряженное, второе флюидо-насыщенное и третье аномально плотностное. Степень заполнения включениями каждого ранга для всех трех иерархических включений различная. Результаты моделирования могут быть использованы при проведении мониторинговых исследований контроля флюидо отдачи нефтяных месторождений и для анализа динамического состояния горного массива глубокозалегающих месторождений. Ключевые слова: иерархическая среда, акустическое поле, итерационный алгоритм, интегро-дифференци-альные уравнения, прямая задача

Хачай О.А., Хачай А.Ю., Хачай О.Ю. «Алгоритм распространения продольных и поперечных волн в слоисто блоковой среде с составными иерархическими включениями различного ранга и различными физико-механическими свойствами» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 79 (2019). 106 с.

Иерархическая структура характерна для многих систем, особенно для литосферы Земли, где было выделено по геофизическим исследованиям более 30 иерархических уровней от тектонических плит протяженностью в тысячи километров до отдельных минеральных зерен миллиметрового размера. Таким образом, земная кора представляет собой не сплошную среду, а дискретную систему блоков и, как любой синергетический дискретный ансамбль, обладает свойствами иерархичности и самоподобия. Процессы разработки нефтегазовых месторождений связаны с движением многофазных многокомпонентных сред, которые характеризуются неравновесными и нелинейными реологическими свойствами. Реальное поведение пластовых систем определяется сложностью реологии движущихся жидкостей и морфологического строения пористой среды, а также многообразием процессов взаимодействия между жидкостью и пористой средой. Учет этих факторов необходим для содержательного описания процессов фильтрации за счет нелинейности, неравновесности и неоднородности, присущих реальным системам. При этом выявляются новые синергетические эффекты (потеря устойчивости с возникновением колебаний, образование упорядоченных структур). Это позволяет предложить новые методы контроля и управления сложными природными системами, которые настроены на учет этих явлений. Таким образом, пластовая система, из которой необходимо извлечь нефть, представляет собой сложную динамическую иерархическую систему. Разработан новый метод моделирования активного акустического мониторинга с использованием источника продольных и поперечных волн слоисто-блоковой упругой среды с несколькими включениями различного физико-механического и фазового иерархического строения. Разработан итерационный процесс решения прямой задачи для случая трех иерархических включений l, m, s-ых рангов на основе использования 2D-интегро дифференциальных уравнений. Степень иерархичности включений определяется значениями их рангов, которые могут быть различными. Иерархические включения расположены в разных слоях друг над другом: верхнее аномально напряженное, второе флюидо-насыщенное и третье аномально плотностное. Степень заполнения включениями каждого ранга для всех трех иерархических включений различная. Результаты моделирования могут быть использованы при проведении мониторинговых исследований контроля флюидо отдачи нефтяных месторождений и для анализа динамического состояния горного массива глубокозалегающих месторождений. Ключевые слова: иерархическая среда, акустическое поле, итерационный алгоритм, интегро-дифференци-альные уравнения, прямая задача

Хачай О.А., Хачай А.Ю., Хачай О.Ю. «Алгоритм распространения продольных и поперечных волн в слоисто блоковой среде с составными иерархическими включениями различного ранга и различными физико-механическими свойствами» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 79 (2019). 106 с.

Иерархическая структура характерна для многих систем, особенно для литосферы Земли, где было выделено по геофизическим исследованиям более 30 иерархических уровней от тектонических плит протяженностью в тысячи километров до отдельных минеральных зерен миллиметрового размера. Таким образом, земная кора представляет собой не сплошную среду, а дискретную систему блоков и, как любой синергетический дискретный ансамбль, обладает свойствами иерархичности и самоподобия. Процессы разработки нефтегазовых месторождений связаны с движением многофазных многокомпонентных сред, которые характеризуются неравновесными и нелинейными реологическими свойствами. Реальное поведение пластовых систем определяется сложностью реологии движущихся жидкостей и морфологического строения пористой среды, а также многообразием процессов взаимодействия между жидкостью и пористой средой. Учет этих факторов необходим для содержательного описания процессов фильтрации за счет нелинейности, неравновесности и неоднородности, присущих реальным системам. При этом выявляются новые синергетические эффекты (потеря устойчивости с возникновением колебаний, образование упорядоченных структур). Это позволяет предложить новые методы контроля и управления сложными природными системами, которые настроены на учет этих явлений. Таким образом, пластовая система, из которой необходимо извлечь нефть, представляет собой сложную динамическую иерархическую систему. Разработан новый метод моделирования активного акустического мониторинга с использованием источника продольных и поперечных волн слоисто-блоковой упругой среды с несколькими включениями различного физико-механического и фазового иерархического строения. Разработан итерационный процесс решения прямой задачи для случая трех иерархических включений l, m, s-ых рангов на основе использования 2D-интегро дифференциальных уравнений. Степень иерархичности включений определяется значениями их рангов, которые могут быть различными. Иерархические включения расположены в разных слоях друг над другом: верхнее аномально напряженное, второе флюидо-насыщенное и третье аномально плотностное. Степень заполнения включениями каждого ранга для всех трех иерархических включений различная. Результаты моделирования могут быть использованы при проведении мониторинговых исследований контроля флюидо отдачи нефтяных месторождений и для анализа динамического состояния горного массива глубокозалегающих месторождений. Ключевые слова: иерархическая среда, акустическое поле, итерационный алгоритм, интегро-дифференци-альные уравнения, прямая задача

Хватов А.А. «Анализ бесконечной периодической структуры и её конечной части с учётом слабой нелинейности» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 69 (2019). 106 с.

Рассмотрен вопрос применимости теории Флоке на примере слабо нелинейной структуры. Обычно, в литературе рассматриваются только численные решения для задач о массах на пружинах с нелинейной жесткостью. Несмотря на проведённые численные эксперименты, всё ещё отсутствует аналитическое решение. Более того, расширение теории на непрерывную нелинейную структуру всё ещё является предметом дискуссий. Теория Флоке, применяемая в линейных случаях, не работает в структурах, где не выполняется свойство трансляционной симметрии. Для попытки распространить теорию Флоке на нелинейный случай была рассмотрена задача об акустических волноводах произвольного типа, соединённых пружиной с нелинейной жёсткостью. Такого рода структура, очевидно, не имеет свойства трансляционной симметрии. Однако, с некоторыми оговорками, такие задачи можно так же рассматривать в рамках теории Флоке. На примере данной задачи можно оценить область применимости классической теории Флоке. Для этого, применяется метод гармонического баланса. С другой стороны, можно рассмотреть задачу о собственных частотах конечной части, которая не имеет ограничений на вид акустического волновода и его свойства. Таким образом, можно рассмотреть подобную структуру с двух сторон и оценить предсказания полос запирания, полученные в рамках двух различных задач. Для наглядности, взята задача предсказания полос запирания в бесконечной периодической слабо нелинейной структуре, состоящей из балок, соединённых пружиной с нелинейной жёсткостью. Однако, рассмотренные методы такие как метод гармонического баланса и собственные частоты симметричной ячейки периодичности справедливы и для более сложных структур.

Крохмаль А.А., Сапожников О.А., Кудан Е.В., Цысарь С.А., Хесуани Ю.Д., Парфенов В.А. «Сборка кольцеобразного конструкта из тканевых сфероидов в магнитноакустическом поле» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 51-52 (2019). 106 с.

Нехватка донорских органов является важной проблемой в современной медицине. Перспективным решением является изготовление тканей и органов человека с использованием трехмерной биопечати. В большинстве существующих методов биотехнологии используются каркасы, изготовленные из биоматериалов или наноматериалов. Недавно был предложен инновационный метод биофабрикации, в котором трехмерные тканевые конструкции были изготовлены методом магнитной левитации без различных каркасов в нетоксичной парамагнитной жидкости. В качестве строительных блоков при конструировании тканевых конструктов используются тканевые сфероиды – плотно упакованные сферические агрегаты живых клеток диаметром 0,2 мм. Собранные вместе в магнитную ловушку, тканевые сфероиды контактируют друг с другом и, таким образом, сливаются, образуя трехмерную тканевую конструкцию. Однако магнитная левитация позволяет изготавливать структуры простой формы, тогда как реальные органы содержат полые внутри кровеносные сосуды. Следовательно, желательно формировать тканевые конструкции с некоторыми внутренними каналами. В качестве первого шага в решении этой проблемы в данной работе представлен метод магнитоакустической биофабрикации. Чтобы создать правильную ловушку, мы объединили магнитные и акустические поля. Магнитная система состояла из двух противоположно ориентированных магнитов с пустым пространством между ними. В это пространство был помещен цилиндрический ультразвуковой преобразователь, а внутри пьезокерамического цилиндра был помещен пластиковый контейнер с тканевыми сфероидами. Конструкция была сформирована в области, где гравитация была компенсирована магнитными силами в вертикальном направлении, и из-за магнитного градиента в горизонтальной плоскости сфероиды ткани перемещались навстречу друг другу, поднимаясь над дном контейнера. Пьезоэлектрический преобразователь создавал стоячие цилиндрические ультразвуковые волны. Акустическая радиационная сила действовала от пучности к узлу, вызывая образование кольца из тканевых сфероидов. Удерживание сфероидов в такой ловушке в течение 18–20 часов привело к их слиянию в сплошную живую ткань в форме кольца. Изменение частоты и амплитуды ультразвуковой волны позволило регулировать размер и ширину результирующего тканевого кольца. Ключевые слова: акустическая радиационная сила, акустическая левитация, магнитная левитация, тканевые сфероиды

Смирнов И.П., Калинина В.И., Хилько А.И. «Послойная реконструкция геофизических параметров осадочных слоев дна мелкого моря» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 63 (2019). 106 с.

Исследован метод повышения точности и устойчивости определения геоакустических параметров морского дна, основанный на их послойной реконструкции с использованием параметрических моделей формирования сейсмоакустических (СА) импульсов, отраженных от упругого слоистого полупространства, при зондировании дна когерентными сигналами. Приводятся результаты анализа эффективности предлагаемых алгоритмов, выполненного методом численного стохастического моделирования. Исследована устойчивость и точность решения задачи СА зондирования морского дна в зависимости от параметров моделей сигналов и шумов, а также от характеристик решающего правила. Установлено, что развитая в рамках приближения геометрической акустики физико-математическая модель формирования СА сигналов позволяет использовать взаимосвязь параметров отдельных донных слоев для сужения интервала поиска решения в многомерном пространстве параметров слоистого дна при их послойной реконструкции. Показано, что рост ошибки оценивания параметров верхних донных слоев понижает точность оценок параметров более глубоких слоев. Ключевые слова: реконструкция, морское дно, когерентный излучатель, сейсмоакустическое зондирование, стохастическое моделирование.

Хилько А.И., Мерклин Л.Р., Плешков А.Ю., Бирюков Е.А., Долгачев А.И., Маев П.А., Смирнов И.П., Калинина В.И., Малеханов А.И. «Некоторые результаты экспериментов по когерентному зондированию морского дна в мелководном районе Черного моря в присутствии реверберационных помех и шумов судоходства» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 63 (2019). 106 с.

Анализируются результаты сейсмоакустического (СА) импульсного зондирования структуры морского дна в мелководном районе Черного моря в присутствии реверберационных помех и шумов судоходства при буксировке в подводном положении когерентного излучателя, работающего в режиме излучения ЛЧМ импульсов, и горизонтальной приемной решетки. Исследовано влияние пространственных флуктуаций гидрофонов при их буксировке с меняющейся во времени скоростью. Показано, что при характерной величине таких вариаций на уровне нескольких длин волн звукового поля зондирующего сигнала возникают интерференционные помехи, ослабляющие эффективность когерентного накопления СА сигналов. Рассмотрены возможности устранения таких помех. Особое внимание уделено влиянию помех реверберации, связанных с рассеянием зондирующих импульсов на ветровом волнении и неровностях донной поверхности, и шумов корабля-буксировщика, которые маскируют отклики, соответствующие отдельным границам донных слоев. Обсуждаются возможности подавления реверберационных помех путем использования излучающих решеток. Ключевые слова: морское дно, когерентный излучатель, сейсмоакустическое зондирование, реверберационные помехи

Смирнов И.П., Сидоров К.А., Хилько А.И. «Мультистатическое зондирование океана частично-когерентными волноводными компонентами высокочастотного акустического поля» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 6 (2019). 106 с.

Анализируются возможности мультистатического высокочастотного (ВЧ) акустического наблюдения в случайно-неоднородном океане при использовании направленных частично-когерентных импульсов. Показано, что интерференционные компоненты коэффициентов когерентности отдельных волноводных структур по разному ослабляются по мере усиления случайных флуктуаций среды. Получены оценки продольных горизонтальных масштабов когерентности волноводных компонент ВЧ поля. Установлено, что вертикальный масштаб области когерентности ВЧ поля зависит от формы фронтов волн рефракции, которые, в свою очередь, определяются профилем показателя преломления волновода и положением источника звука в нем. Показано, что эффективность мультистатического ВЧ акустического наблюдения может быть повышена при селекции отдельных волноводных компонент путем временного стробирования, а также использованием вертикально ориентированных излучающих и приемных решеток. Ключевые слова: зондирование океана, мультистатическое наблюдение, решетка когерентных излучателей, когерентность, флуктуации

Аганин А.А., Гусева Т.С., Косолапова Л.А., Хисматуллина Н.А. «Зависимость воздействия кавитационного пузырька на тело от давления жидкости» Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 161, № 2, с. 165-180 (2019)

Выполнено численное исследование влияния давления жидкости на параметры ударного воздействия кавитационного пузырька на поверхность тела. Жидкостью является вода, материалом тела – медно-никелевый сплав. Пузырек изначально сферический (радиуса 1 мм), касается тела, заполнен паром в состоянии насыщения. Давление жидкости p_L варьируется в диапазоне от 1 до 7 бар. Воздействие на тело реализуется посредством удара кумулятивной струи, возникающей на поверхности пузырька при его коллапсе. Основное внимание направлено на изучение кратковременной начальной фазы удара, когда максимум давления на стенке имеет порядок давления гидроудара. Показано, что с увеличением p_L скорость кумулятивной струи возрастает от 115 до 317 м/с, а ее радиус – от 38 до 43 мкм. Во всем рассматриваемом диапазоне p_L начальная стадия удара кумулятивной струи развивается подобно известному в литературе случаю удара сферической капли. В самом начале удара струи давление на поверхности тела достигает уровня давления гидроудара p_wh. Со временем давление на поверхности тела в центре области удара монотонно уменьшается, тогда как на ее периферии сначала растет до уровня, при- мерно в 2.5p_wh, а затем монотонно снижается. В самом начале удара деформации в теле в центральной зоне области воздействия струи являются упругими при p_L=1 бар и пластическими при p_L=4 и 7 бар. Со временем они становятся пластическими и при p_L=1 бар. С увеличением p_L размеры зоны пластических деформаций значительно возрастают, сильно меняется ее геометрия. В результате удара струи на поверхности тела возникает круговая микровмятина с небольшим кольцевым выступом на краю. По мере увеличения p_L микровмятина становится все более выраженной, заметно возрастает ее глубина.

Хлопков Е.А., Литвинов М.Ю., Смирнов В.В., Сятковский А.И., Вьюненко Ю.Н. «Управление защитными свойствами комбинированных виброзащитных элементов антивибрационных рукавиц» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 102 (2019). 106 с.

Разнообразие спектральных характеристик вибраций, воздействующих на рабочих в многочисленных технологических процессах, делает необходимым оптимальный подбор средств индивидуальной защиты (СИЗ). Его задача – обеспечение максимальной безопасности труда. Это может быть реализовано выбором из существующего множества конструкций СИЗ наилучших образцов для каждой конкретной технологической операции. Несколько иным путем позволяет решить данную проблему предварительное определение вибрационного спектра на рабочем месте. На стадии изготовления комбинированных антивибрационных элементов возможна их адаптация под определенные технологические условия. Этот результат достигается изменением геометрических параметров деталей и физических характеристик материалов вибропоглощающей конструкции. Показана возможность повышения уровня защиты в заданных частотных диапазонах. Результаты экспериментов продемонстрировали значительное влияние уровня силового взаимодействия инструмента с обрабатываемым объектом на антивибрационные свойства рукавиц. Взаимозависимость характеристик эффективности защитных свойств и силового фактора может быть немонотонной в октавных полосах частотного спектра. Ключевые слова: антивибрационные рукавицы, средства индивидуальной защиты, эффективность

Бондарева Н.В., Григорьев А.Л., Коровин Т.Г., Коротеев А.А., Сафронов А.А., Скоробогатько Т.Д., Филатов Н.И., Хлынов А.В. «Экспериментальное исследование влияния числа Онезорге на размеры капель, образовавшихся в результате капиллярного распада струи» Теплофизика и аэромеханика, № 5, с. 773-777 (2019)

Подтверждено соответствие экспериментально полученных результатов проверки теоретически рассчитанной зависимости размеров основных и сателлитных капель от безразмерного волнового числа возмущения поверхности струи ньютоновской жидкости. Показано, что увеличение вязкости жидкости существенно изменяет динамику развития капиллярных волн в струе и механизм образования сателлитных капель.

Хмелев В.Н., Цыганок С.Н., Барсуков Р.В., Хмелев М.В. «Выбор ультразвукового аппарата для повышения эффективности технологических процессов» Приборы, № 12, с. 7-12 (2019)

Представлены созданные коллективом разработчиков ультразвуковые аппараты, предназначенные для повышения эффективности различных технологических процессов при проведении лабораторных исследований и организации новых производств. Показано, что определение оптимальных режимов и условий ультразвукового воздействия позволяет осуществлять выбор аппаратов по рабочим частотам и интенсивностям воздействия, а обеспечение необходимых условий масштабирования и автоматического обеспечения оптимальных режимов и условий воздействия обеспечивает простой переход от лабораторных исследований к реализации процессов в промышленных масштабах при организации крупнотоннажных производств.

Педдер В.В., Попов С.П., Косёнок В.К., Хмелёв В.Н., Голых Р.Н., Шкуро Ю.В., Педдер А.В., Нестеров В.А., Барсуков Р.В., Цыганок С.Н., Мизиряк Е.В., Минаева В.Ю., Сургутскова И.В. «Возможности озон/NO-ультразвуковой дезинтеграции клетчатки шеи для профилактики повреждений нервных стволов при лимфодиссекции в хирургическом лечении рака щитовидной железы» Южно-Сибирский научный вестник, № 4-2, с. 54-64 (2019)

Хирургические методы лечения рака щитовидной железы (ЩЖ) часто сопровождаются после-операционными осложнениями из-за хирургической препаровки клетчатки, не исключающей возможности повреждения нервных стволов. В процессе лимфодиссекции по поводу метастазов рака ЩЖ в лимфоузлах шеи наиболее часто повреждается возвратный нерв. В работе показана возможность снижения опасности повреждений нервных стволов при выделении их из клетчатки анатомических областей шеи у больных с распространённым раком ЩЖ, за счёт применения специализированных волноводов-инструментов. Для снижения числа послеоперационных осложнений, ими реализуется этап ультразвуковой контактной дезинтеграции клетчатки шеи на протяжении нервного ствола возвратного нерва, в области лимфодиссекции, осуществляемой в кавитирующей среде озон/NO-содержащих и иных лекарственных веществ с последующим стимулированием репаративной регенерации тканей в области лимфодиссекции, комплексом физических и физикохимических факторов.

Хмелев В.Н., Цыганок С.Н., Барсуков Р.В., Хмелев М.В. «Выбор ультразвукового аппарата для повышения эффективности технологических процессов» Приборы, № 12, с. 7-12 (2019)

Представлены созданные коллективом разработчиков ультразвуковые аппараты, предназначенные для повышения эффективности различных технологических процессов при проведении лабораторных исследований и организации новых производств. Показано, что определение оптимальных режимов и условий ультразвукового воздействия позволяет осуществлять выбор аппаратов по рабочим частотам и интенсивностям воздействия, а обеспечение необходимых условий масштабирования и автоматического обеспечения оптимальных режимов и условий воздействия обеспечивает простой переход от лабораторных исследований к реализации процессов в промышленных масштабах при организации крупнотоннажных производств.

Холтыгин А.Ф., Циопа О.А., Макаренко Е.И., Туманова И.М. «Эволюция магнитных полей Ae/Be-звезд Хербига» Астрофизический бюллетень, 74, № 3, с. 313-319 (2019)

Проанализированы измерения магнитного поля звезд Ae/Be Хербига. Получены функции распределения значений среднеквадратичныхмагнитныхполей B (в Гс) и магнитныхпотоков Φ (в Гс см²) для звезд Хербига с измеренными магнитными полями. Распределения значений B и Φ аппроксимированы логарифм-нормальной функцией со средними значениями ‹lg B ›=2.0 и ‹lg Φ›=25.5 с ширинами lg(σB)=0.3 dex и lg(σB)=0.4 dex соответственно. Полученные значения ширин распределения близки к типичным для AB-звезд главной последовательности (ГП), в то время как средние значения логарифмов магнитныхполей и магнитныхпотоков оказались значительно (до порядка величины) меньшими, чем соответствующие значения для звезд начальной ГП (соответственно 2.5 и 26.4). Обсуждаются причины этихразличий и эволюция магнитныхполей звезд промежуточныхмасс до ГП.

Михалкин В.Н., Медведев С.П., Маилков А.Е., Хомик С.В. «Критические условия трансформации плоской детонационной волны в цилиндрическую» Химическая физика, 38, № 8, с. 52-57 (2019)

Экспериментально определены критические условия трансформации плоской детонационной волны в цилиндрическую. Для кислородных смесей водорода и метана установлены геометрические условия инициирования детонации в цилиндрическом зазоре при различных диаметрах выхода плоской детонационной волны. Для выявления особенностей наблюдаемых взрывных процессов проведен анализ результатов двухмерного численного моделирования.

Хоркин В.С., Волошинов В.Б. «Акустооптическое взаимодействие в кубическом кристалле krs-5 с регулируемой оптической анизотропией» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 74-75 (2019). 106 с.

В последние годы возрос интерес к разработке акустооптических устройств, функционирующих в среднем и дальнем диапазоне спектра электромагнитных волн. Сложности с разработкой подобных устройств, в первую очередь, обусловлены отсутствием эффективных акустооптических материалов, прозрачных для электромагнитного излучения с длинами волн свыше 5 микрон. Монокристаллы KRS-5 являются твердыми растворами солей таллия, содержащими соединения таллия и брома (TlBr), а также таллия и йода (TlI). Данный кристалл рассматривается в качестве перспективного материала для соответствующих применений в акустооптических модуляторах и дефлекторах. Известно, что кристаллы KRS-5 принадлежат к классу m3m кубических материалов, следовательно, являются оптически изотропными. Поэтому в кристаллах KRS-5 принципиально невозможно реализовать анизотропные варианты акустооптического взаимодействия, которые наиболее успешно применяются для управления световыми потоками в современных дефлекторах и перестраиваемых акустооптических фильтрах. Для того, чтобы расширить возможности использования кристалла KRS-5 в акустооптике, предлагается в данном материале создавать искусственную оптическую анизотропию. Для этого к кристаллу было приложено внешнее статическое давление, величина которого могла регулироваться. Абсолютное значение величины наведенного двулучепреломления, достигнутое при экспериментальном исследовании, изменялось от нуля до величины Δn=5·10^–4. Целью проведенного исследования был анализ акустических, оптических и акустооптических характеристик кристалла KRS-5. В эксперименте наблюдались картины Шефера–Бергмана, позволившие определить значения фазовых скоростей акустических волн в плоскости (001) материала. Также были измерены зависимости брэгговских углов падения света на ультразвук в изотропном кристалле, т.е. в отсутствие статического давления, а также в случае индуцированного двулучепреломления, полученного при приложении к кристаллу статического давления. Акустооптическое исследование проводилось на продольных и сдвиговых акустических волнах при освещении материала монохроматическим оптическим изучением на длинах волн видимого и ближнего инфракрасного диапазонов: λ=0.63–3.39 мкм. Исходя из полученных данных, была проведена оценка величины дисперсии акустооптических параметров материала. На основе проведенных исследований была предложена конфигурация акустооптического дефлектора на основе кристалла KRS-5 с приложенным внешним статическим давлением. Данная конфигурация позволяет подстраивать параметры акустооптической ячейки, регулируя величину статического давления, но не меняя срез кристалла. Ключевые слова: таллий, KRS-5, кубический кристалл, наведенная оптическая анизотропия, акустооптический дефлектор.

Хорунжий Г.Д., Егорова М.А. «Количественная оценка латентных периодов ответов в рецептивных полях нейронов задних холмов среднего мозга и слуховой коры мыши» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 61 (2019). 106 с.

Изучение частотного и временного механизмов анализа звука нейронами слуховых центров мозга млекопитающих остается актуальной задачей физиологии слуха. На сегодняшний день лишь в малом количестве работ сделана попытка сопоставить характеристики активности одиночных нейронов слуховых центров ствола мозга и слуховой коры (Ter-Mikaelian et al., 2007; Bajo, King, 2013). Настоящее исследование посвящено оценке вариабельности латентных периодов ответов в частотных рецептивных полях нейронов центрального ядра задних холмов среднего мозга и первичной слуховой коры наркотизированных домовых мышей. Латентный период ответа каждого нейрона на сигнал характерстической частоты (ХЧ) уровнем 30 дБ над порогом ответа сравнивали с минимальным и максимальным значениями латентностей во всем возбудительном рецептивном поле этого нейрона. Нейроны центрального ядра, принадлежавшие к трем описанным ранее функциональным группам (первично-подобные, тормозно-зависимые и V-образные, Вартанян и др., 2000; Egorova et al., 2001), различались по вариабельности латентностей в зависимости от частоты и интенсивности сигнала. V-образные нейроны отличались наименьшими величинами изменения латентных периодов ответов в рецептивных полях (в среднем 9±3.1 мс). Диапазон варьирования латентностей в области возбудительного ответа первично-подобных и тормозно-зависимых нейронов оказался значительно шире и составлял в среднем 16±4.4 мс и 18±8 мс, соответственно. По всей популяции нейронов центрального ядра уменьшение или увеличение латентных периодов ответов относительно измеренных при действии стимула ХЧ не превышало 45 мс. Разброс латентностей в рецептивных полях нейронов первичной слуховой коры был существенно больше, чем аналогичный показатель у нейронов центрального ядра, и достигал 60–80 мс. При этом две трети нейронов полей первичного и переднего слуховых полей коры имели V-образные рецептивные поля и фазные характеристики активности. Полученные данные подтвердили существование фундаментальных различий между нейронами слухового центра среднего мозга и слуховой коры по временным свойствам их активности, видимо, отражающих особенности процессов обработки звуковых сигналов на этих уровнях слуховой системы. Ключевые слова: слуховая система, одиночные нейроны, латентные периоды ответов

Николаев Д.А., Цысарь С.А., Хохлова В.А., Сапожников О.А. «Определение акустических параметров поглощающего слоя с использованием ультразвуковой голографии» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 96-97 (2019). 106 с.

При использовании ультразвука в исследовательских целях либо в практических приложениях важно знать акустические характеристики среды распространения, такие как скорость звука и коэффициент поглощения в определенном диапазоне частот. По определению эти параметры относятся к распространению плоской волны. Однако реальные источники не излучают плоскую волну; вместо этого генерируются ограниченные акустические пучки с неоднородной пространственной структурой. Это делает акустические измерения неточными, а иногда вовсе не соотносящимися с плосковолновой теорией, особенно в ближнем поле излучателя. Метод акустической голографии может быть использован для реализации плосковолнового режима для передачи ультразвука через слой конечной апертуры. Угловой спектр пучка, который представляет акустическое поле в виде суперпозиции плоских волн, распространяющихся под разными углами, может быть определен из двухмерной записи акустического поля, измеренной с помощью гидрофона малого размера. В линейном режиме эти плоские волны распространяются через поглощающий слой независимо друг от друга. Кроме того, для ограниченных акустических пучков такой слой конечной апертуры можно считать бесконечным в поперечном направлении при регистрации всего поперечного волнового поля пучка. Следовательно, нормальная передача плоской волны через бесконечный слой может быть реализована с учетом перпендикулярной к поверхности слоя компоненты углового спектра волны. Настоящая работа посвящена экспериментальному исследованию акустических параметров среды распространения с использованием голографического метода. Эксперимент проводился в несколько этапов. Ультразвуковой преобразователь мегагерцового диапазона частот помещался в ёмкость с дегазированной водой и излучал акустический пучок, распространявшийся через слой исследуемого материала. Амплитуда и фаза прошедшего поля акустического давления измерялась гидрофоном с диаметром чувствительного элемента малым по сравнению с длиной волны. Гидрофон перемещался управляемой компьютером системой позиционирования. Проведено измерение акустических параметров различных материалов, включая акриловый пластик и различные гели. Показано, что предлагаемый способ позволяет с высокой точностью измерять скорость звука и коэффициент поглощения среды в широком частотном диапазоне. Ключевые слова: акустическая голография, угловой спектр, измерение коэффициента поглощения

Юлдашев П.В., Карзова М.М., Хохлова В.А. «Моделирование волны звукового удара в неоднородной атмосфере на основе однонаправленного параболического волнового уравнения» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 42 (2019). 106 с.

Полет сверхзвуковых самолетов сопровождается непрерывной генерацией ударной волны, расходящейся от траектории движения в виде конуса Маха. На земле такая ударная волна амплитудой около 100 Па воспринимается как резкий импульсный шум. По этой причине полеты гражданской сверхзвуковой авиации через густонаселённые территории были запрещены. В настоящее время интерес к сверхзвуковым полетам возобновился и планируется создание малоразмерных летательных аппаратов бизнес-класса. Ожидается, что производимый ими шум будет существенно меньше, чем у полноразмерных лайнеров предыдущего поколения. Важным физическим явлением, которое необходимо учитывать при оценке уровня шума на поверхности земли, является взаимодействие волны с турбулентными неоднородностями атмосферы. Рефракция на случайных неоднородностях скорости звука приводит к появлению случайных областей фокусировки и дефокусировки, с соответствующим увеличением и уменьшением амплитуды. Таким образом, с некоторой вероятностью номинальный уровень шума может быть превышен. Целью данной работы было создание численной модели распространения ударной волны через случайно-неоднородный турбулентный слой на основе модифицированного параболического уравнения ХЗК для нелинейных импульсов, а также оценка статистики параметров ударных импульсов после прохождения слоя. В работе численная модель для уравнения ХЗК была реализована в двумерной геометрии. Модель учитывает дифракцию, рефракцию на неоднородностях показателя преломления, термоязкое и релаксационное поглощение. Численное решение строилось на основе метода расщепления по физическим факторам и конечно-разностных схем для отдельных операторов упомянутых выше физических эффектов. В качестве начального условия задавалась плоская N-волна с амплитудой 20 Па и длительностью 100 мс, что соответствует малоразмерным летальным аппаратам. Пространственное распределение показателя преломления генерировалось методом случайных Фурье-мод с использованием фон Кармановского спектра неоднородностей с интегральным масштабом L₀=100 м. Максимальное расстояние распространения в глубину слоя принималось равным 2 км. Для набора статистики моделирование было проведено с достаточно длинными реализациями турбулентного слоя. Показано, что наличие неоднородностей, характерных для реальной атмосферы приводит к существенному искажению поля плоской волны и появлению областей, в которых амплитуда увеличивается более чем в полтора раза, по сравнению с номинальным уровнем. Ключевые слова: волна звукового удара, турбулентность, уравнение ХЗК

Карзова М.М., Юлдашев П.В., Леша Т., Драгна Д., Оливье С., Хохлова В.А., Блан-Бенон Ф. «Нелинейное отражение n-волны от шероховатых поверхностей в воздухе» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 41-42 (2019). 106 с.

Развитие концепции создания малых гражданских сверхзвуковых самолетов бизнес-класса привело к возобновлению интереса к проблеме распространения волны звукового удара в неоднородной атмосфере и ее отражения от поверхности земли. При нерегулярном отражении акустических волн с ударными фронтами вблизи жесткой поверхности формируется “ножка” Маха. Процесс ее формирования зависит от структуры, импеданса и геометрии поверхности. В работе в лабораторном эксперименте исследовалось влияние размера зерна шероховатости поверхности на пространственно-временную структуру N-волны при ее отражении от данной поверхности в воздухе. N-волна длиной 1.4 см и амплитудой до 1.5 кПа создавалась искровым разрядным источником. Для восстановления профилей давления N-волны в точках, расположенных на различной высоте от отражающих поверхностей, использовался метод интерферометрии по схеме Маха–Цендера. Метод основан на измерении возмущения оптического показателя преломления среды при распространении сферически расходящейся N-волны, а затем восстановлении по нему профиля давления волны с помощью обратного преобразования Абеля. В качестве отражающих шероховатых поверхностей использовалось пять различных листов наждачной бумаги, скрепленных с плоской поверхностью, изготовленной из пластика. Размер зерна шероховатости варьировался от 50 до 500 мкм. Было показано, что с увеличением размера зерна шероховатости происходило уменьшение высоты “ножки” Маха. Если размер зерна в несколько раз превышал ширину ударного фронта N-волны, то формирования “ножки” Маха не наблюдалось, а отражение происходило регулярным образом. Вблизи шероховатой поверхности (до 2 мм) уровни давления были выше, чем в случае гладкой поверхности, а на профилях давления наблюдались периодические искажения с периодом, зависящим от размера зерна шероховатости. Результаты эксперимента были количественно подтверждены в численном моделировании уравнений Эйлера, где искровой источник имитировался гауссовским распределением энергии, а геометрия шероховатых поверхностей задавалась случайным образом с использованием гауссовской корреляционной функции с параметрами, полученными в микроскопических измерениях структуры поверхности. Результаты численного моделирования с точностью 10% описали экспериментально измеренные профили давления. Дополнительно в моделировании была показана периодическая структура фронтов, формирующихся за основной волной в результате ее дифракции на шероховатостях. Ключевые слова: N-волна, «ножка» Маха, шероховатость, нерегулярное отражение, интерферометр Маха–Цендера

Росницкий П.Б., Сапожников О.А., Юлдашев П.В., Гаврилов Л.Р., Хохлова В.А. «Разработка максимально плотной многоэлементной ультразвуковой решетки для реализации ударно-волновых режимов облучения головного мозга» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 55 (2019). 106 с.

Многоэлементные фазированные решетки получили широкое применение в хирургии для создания объемных разрушений в глубоких структурах головного мозга с использованием мощного сфокусированного ультразвука. При непрерывном облучении гармоническими волнами, такой способ может привести к побочным эффектам перегрева костей черепа и тканей, находящихся на пути пучка. Альтернативой может служить метод гистотрипсии с кипением (ГК), в котором облучение ведется милисекундными нелинейными импульсами с амплитудой разрыва в фокусе >60 МПа, следующими с коэффициентом заполнения <1%. Метод ГК позволяет механически разрушить ткань практически без тепловых эффектов. Однако существующие полусферические клинические решетки не позволяют реализовать ГК, поскольку при такой геометрии нелинейные эффекты выражены слабо. Целью работы было создание математической модели решетки, способной реализовать ГК внутри мозга с учетом существующих на сегодняшний день технологических ограничений на максимальную интенсивность на элементах решетки (40 Вт/см2). Предложена модель 256-элементной решетки с рабочей частотой 1 МГц в форме сферического сегмента с апертурой и радиусом кривизны равными 20 см. При разбиении решетки на элементы использован новый метод максимально плотного заполнения ее поверхности хаотически расположенными многоугольниками одинаковой площади. Для расчета поля разработан численный алгоритм, основанный на комбинации трех различных моделей: аналитического метода вычисления интеграла Рэлея в согласующей жидкости вне головы, линейного волнового уравнения в модели Кельвина–Фойгта для учета сдвиговых волн в неоднородном по толщине черепе и нелинейного уравнение Вестервельта в однородных поглощающих тканях мозга. На основе предложенных моделей разработан алгоритм компенсации аберраций, вызванных наличием черепа. Модель акустических свойств головы получена путем сегментации изображений МРТ. В работе показано, что предложенная решетка в случае компенсации аберраций позволяет избавиться от искажения пучка и обеспечить нелинейный режим облучения в фокусе с амплитудой разрыва >60 МПа. При этом интенсивность на элементах решетки не превышает технологический максимум (40 Вт/см²), а значит предложенная решетка применима для реализации ГК. Ключевые слова: медицинская акустика, ультразвуковая хирургия, головной мозг, многоэлементные решетки, ударный фронт

Николаева А.В., Карзова М.М., Цысарь С.А., Хохлова В.А., Сапожников О.А. «Экспериментальное изучение акустической радиационной силы фокусированного пучка, действующей на упругую сферу в жидкости» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 49-50 (2019). 106 с.

Целью работы является повышение точности метода измерения акустической радиационной силы, действующей со стороны фокусированного ультразвукового пучка мегагерцового диапазона частот на сферический упругий рассеиватель миллиметрового размера в жидкости. Ультразвуковой пучок генерируется одноэлементным пьезокерамическим преобразователем (частота 1,072 МГц, фокусное расстояние 70 мм, диаметр 100 мм), который располагается на дне бассейна с водой. Сферические рассеиватели диаметром от 2 до 6 мм, изготовленные из нейлона, стекла или нержавеющей стали, помещаются вдоль вертикально ориентированной оси излучателя. Каждый рассеиватель закрепляется в специально сконструированной раме с 3-х уровневой ловушкой из тонких лесок. Метод определения радиационной силы основан на балансе между силой тяжести, силой Архимеда и радиационной силой и измерении порогового значения силы, при котором баланс нарушается. Измерения проводятся следующим образом: начальная мощность пучка выбирается достаточно высокой, чтобы переместить рассеиватель к верхнему уровню ловушки. Затем постепенное уменьшение мощности, приводящее и к уменьшению радиационной силы, осуществляется до тех пор, пока шарик не начнёт отрываться от верхних лесок и двигаться вниз. Это пороговое значение мощности соответствует условию равенства радиационной силы и разности силы тяжести и силы Архимеда. Значение акустической мощности в проведенных экспериментах не превышает 40 Вт, а соответствующая радиационная сила – 4 мН. Также по известным параметрам рассеивателя (диаметр, плотность, скорость продольных и поперечных волн) и известному угловому спектру пучка радиационная сила рассчитывается численно. Угловой спектр определяется по измерениям акустической голограммы (поперечного распределения амплитуды и фазы акустического давления). Экспериментальные и теоретические результаты хорошо согласуются в области перед и за фокусом со средней ошибкой измерения 10%. Показано, что если ширина пучка в фокусе намного меньше диаметра рассеивателя, то наиболее эффективное силовое воздействие происходит в области до и после точки фокуса, где ширина пучка превышает размеры рассеивателя. Ключевые слова: акустическая радиационная сила, фокусированный пучок, экспериментальные измерения.

Юлдашев П.В., Карзова М.М., Мездрохин И.С., Росницкий П.Б., Сапожников О.А., Хохлова В.А. «HIFU BEAM: программный комплекс с графическим интерфейсом для моделирования сфокусированных аксиально-симметричных ультразвуковых пучков в слоисто-неоднородной нелинейной среде» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 51 (2019). 106 с.

Для реализации неинвазивного хирургического воздействия ультразвукового пучка на различные органы применяются излучатели различной геометрической формы, размера и мощности. Фокусировка пучка при этом обычно обеспечивается выбором поверхности излучателя в виде сегмента сферической поверхности заданного радиуса кривизны. К таким излучателям относятся, например, одноэлементные преобразователи, многоэлементные кольцевые решетки или рандомизированные решетки с элементами различной геометрической формы. Во многих случаях поле таких многоэлементных излучателей при фокусировке в центр кривизны может быть с высокой точностью аппроксимировано полем одноэлементного сферического излучателя. Для планирования воздействия фокусированного ультразвука на организм и обеспечения безопасности и эффективности такого воздействия общей задачей является определение параметров ультразвукового поля различной мощности при распространении как в воде, так и в ткани. Для решения этой задачи часто применяется численное моделирование ультразвуковых пучков на основе уравнений нелинейной акустики. Целью работы было создание программы с графическим интерфейсом, предназначенной для моделирования нелинейных полей, создаваемых осесимметричными ультразвуковыми излучателями на основе параболического уравнения (ХЗК) и широкоугольного параболического уравнения (ШПУ) при фокусировке поля в плоскослоистой среде. Графический интерфейс программы выполнен в среде MATLAB. В качестве модели излучателя используется многоэлементный преобразователь в виде сферического сегмента с кольцевыми элементами равной площади и заданным зазором между ними. Кроме геометрических параметров пользователем задаются частота и полная акустическая мощность излучателя. Также возможна фазировка элементов для электронного смещения фокуса вдоль оси пучка. В качестве модели среды распространения задается набор из плоскопараллельных слоев, ориентированных перпендикулярно оси излучателя. Для каждого слоя задаются скорость звука, плотность, коэффициент нелинейности, а также параметры термовязкого и степенного закона поглощения, характерного для биологических тканей. Уравнения ХЗК и ШПУ решаются численно с использованием метода расщепления по физическим факторам и различных конечно-разностных схем для операторов дифракции, нелинейности и поглощения. В программе обеспечивается вывод и просмотр результатов моделирования, таких как пространственные распределения положительного и отрицательного пиковых давлений, интенсивности, мощности тепловых источников, амплитуд гармоник, а также профилей давления. Ключевые слова: уравнение ХЗК, широкоугольное параболическое уравнение, ультразвуковая хирургия

Хохлова В.А. «Новые подходы в неинвазивной хирургии с использованием фокусированного ультразвука высокой интенсивности» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 4-5 (2019). 106 с.

Фокусированный ультразвук высокой интенсивности (в англоязычной литературе – high intensity focused ultrasound, HIFU) на сегодняшний день уже успешно используется в клинической практике для воздействия на биологические ткани с целью безоперационного разрушения новообразований в различных органах и проведения нейрохирургических операций в глубоких структурах мозга человека. Хотя в современных HIFU системах основным механизмом воздействия на ткань является ее нагрев в режиме фокусировки гармонических волн, растет интерес к использованию импульсных режимов воздействия с большой пиковой амплитудой, когда в профиле волны в фокусе образуются высокоамплитудные ударные фронты. Такие режимы позволяют существенно расширить круг вызываемых ультразвуком биоэффектов. Быстро развиваются новые приложения, такие как разрушение тромбов и объемных гематом, усиление выделения специфических биомаркеров для проведения неинвазивной онкодиагностики, адресная доставка лекарств, лечение абсцесса, комбинированная иммунотерапия. В докладе представлены результаты недавних исследований в данной области, направленные на развитие технологии механического разрушения ткани на субклеточные составляющие (гистотрипсия), усиление адресной доставки лекарств без искусственного введения контрастных агентов, а также повышение эффективности и безопасности теплового воздействия. Приводится обзор современных клинических приложений в урологии, кардиологии, гастроэнтерологии, биоинженерии и иммунологии, в которых ведутся исследования по использованию ударно-волновых режимов облучения. Рассматриваются новые экспериментальные и численные методы характеризации ударно-волновых полей HIFU-установок и планирования облучения в определенных клинических условиях; приводятся примеры излучателей, позволяющих достичь необходимых амплитуд ударного фронта в фокусе; обсуждаются физические механизмы механического и теплового воздействия на ткань, кавитационные эффекты в ткани при ее облучении ультразвуком с ударными фронтами, влияние акустических свойств ткани на нелинейную фокусировку и параметры поля in situ; особенности акустической и МРТ визуализации области воздействия, особенности морфологических и ультраструктурных изменений ткани, вносимых ультразвуком. Представленные результаты используются в научных центрах, компаниях и медицинских лабораториях в России и за рубежом для развития новых технологий и клинических приложений неинвазивной ультразвуковой хирургии. Ключевые слова: медицинская акустика, неинвазивная ультразвуковая хирургия, фокусированный ультразвук, нелинейные эффекты, ударный фронт

Храмцов И.В., Кустов О.Ю., Пальчиковский В.В. «Определение акустических характеристик образцов многослойных ЗПК с сотовым наполнителем на основе численного моделирования» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 46 (2019). 106 с.

Разработана методика определения акустических характеристик образцов звукопоглощающих конструкций (ЗПК), основанная на численном моделировании физических процессов в интерферометре с нормальным падением волн. Численное моделирование реализуется путем прямого решения нестационарных уравнений Навье-Стокса с учетом сжимаемости в полной трехмерной постановке, в результате которого в точках, симулирующих работу микрофонов, записывается акустическое давление. Полученные в численном моделировании зависимости «давление-время» обрабатываются стандартизированным двухмикрофонным методом передаточной функции, в результате чего определяется импеданс и коэффициент звукопоглощения образца ЗПК. Проведенные исследования отличаются от ранее известных в мировой практике тем, что впервые численное моделирование реализовано для полномасштабных образцов 1-, 2- и 3-слойных локально-реагирующих ЗПК, имеющих геометрические характеристики (глубина слоев, степень перфорации, диаметры отверстий, толщина перфорированных пластин), которые полностью соответствуют реальным ЗПК авиационных двигателей с сотовым наполнителем. Верификация результатов численного моделирования проводится путем сравнения с акустическими характеристиками, полученными на основе натурных экспериментов, проведенных в интерферометрах на указанных образцах. Отмечается хорошее согласование акустических характеристик образцов ЗПК, полученных в численном моделировании и в эксперименте. Также предложен подход, основанный на численном моделировании физических процессов для уменьшенной модели многослойной локально-реагирующей ЗПК, позволяющей прогнозировать ее акустические характеристики с высокой точностью в области резонансных частот. При этом данный подход позволяет сократить время вычислений в 2 раза при той же плотности расчетной сетки. В целом предложенные подходы могут использоваться для прогнозирования акустических характеристик образцов ЗПК с формами наполнителей, отличных от сотового. Ключевые слова: звукопоглощающие конструкции, интерферометр с нормальным падением волн, численное моделирование акустических процессов.

Кустов О.Ю., Храмцов И.В. «Оценка влияния неполных боковых ячеек образца сотовой звукопоглощающей конструкции при численном моделировании» Научно-технический вестник Поволжья, № 11, с. 137-140 (2019)

При определении акустических характеристик однослойного образца реальной сотовой звукопоглощающей конструкции (ЗПК) путем эксперимента в интерферометре с нормальным падением волн и численного моделирования физических процессов в интерферометре, выявлено влияние неполных боковых ячеек образца на акустические характеристики. Численное моделирование выполнено на основе решения нестационарных уравнений Навье–Стокса с учетом вязкости и сжимаемости в полной трехмерной постановке. Отмечено высокое качество количественного согласования акустических характеристик образца ЗПК, полученных в численном моделировании и в эксперименте.

Ляпидевский В.Ю., Турбин М.В., Храпченков Ф.Ф., Кукарин В.Ф. «Нелинейные внутренние волны в многослойной мелкой воде» Прикладная механика и техническая физика, 60, № 1, с. 53-62 (2020)

В рамках второго приближения теории мелкой воды исследуется течение многослойной стратифицированной по плотности жидкости. Построена математическая модель распространения придонных и приповерхностных внутренних волн большой амплитуды, учитывающая влияние тонкой структуры термоклина (пикноклина). С использованием полученных решений, описывающих распространение уединенных волн и волновых боров, интерпретируются натурные данные.

Щугорев В.Н., Хроматов В.Е., Радин В.П., Щугорев А.В. «Применение звукорегистрирующей аппаратуры для оценки частот собственных колебаний композитной балки» XXXII сессия Российского акустического общества, 14–18 октября 2019 г., Москва, с. 103-104 (2019). 106 с.

Композиционные материалы находят широкое применение в различных областях техники. Владение современными методами исследований физических свойств необходимо для глубокого понимания механики композитов. На данный момент широко разработаны эффективные методы оценки поведения конструкций из композиционных материалов в условиях статического нагружения. Однако до сих пор не существует сравнимых по эффективности методов расчета поведения конструкций из композита при ударе внешними объектами и дальнейшего колебательного процесса. Значительный интерес при проведении таких исследований представляет собой акустическая и видеофиксация процесса нагружения и дальнейшего поведения исследуемых композитных балок . Для исследования процесса колебаний композитной балки и визирования прогиба использовалась скоростная видеокамера и звукозаписывающая аппаратура. Проведено сопоставление экспериментально полученных значений собственных частот колебаний композитной балки с использованием звуко и видеозаписывающей аппаратуры с теоретическим решением. Современные микрофоны позволяют записывать звук в диапазоне от нескольких Гц до десятков кГц. Это позволяет фиксировать звук обусловленный колебаниями большинства балочных элементов конструкций. Современные Action камеры позволяют фиксировать быстро протекающие процессы со скоростью до 1000 кадров в секунду, при этом разрешение кадра видеоматериала составляет 1080 строк для некоторых моделей камер. Покадровая видеофиксация процесса колебаний позволяет оценить форму колебаний. Анализ звуковых колебаний проводился с использованием программ- звуковых редакторов. Для обработки видеоинфомации использовались программные средства- видеоредакторы. Эти средства позоляют изменять временной маштаб отображения происходящего процесса.. Разрешение звукового видеоматериала вполне достаточно для оценки частоты собственных колебаний. Выводы: Вышеприведенное исследование показывает, что применение звуко и видеозаписывающей аппаратуры позволяет достоверно определить частоты собственных колебаний балки изготовленной из композитного материала. Сопоставление точного теоретического решения и результатов, полученных экспериментально с использованием звуко и видеорегистрирующей аппаратуры дает их хорошее соответствие. Использование Action камеры в качестве фиксатора видеоинформации возможно после сопоставления масштаба исследуемого объекта, скорости протекающего процесса и изменения конфигурации системы за межкадровый промежуток времени. Принципы фиксации скоростных процессов, рассмотренные выше, используются в специальных курсах магистерской подготовки студентов, при выполнении выпускных бакалаврских работ и магистерских диссертаций студентов специальности «Динамика и прочность машин» НИУ «МЭИ», научных исследованияхи могут быть обобщены для решения задач неконсервативной устойчивости и колебаний. 1..Bolotin Vladimir V. Stability problems in fracture mechanics. – John Wiley & Sons, Inc. – 1996.-187 c. 2. Динамика удара: Пер. с англ./Зукас Дж.А., Николас Т., Свифт Х.Ф. и др.-М.: Мир, 1985. 3. Касьянов К. Г., Щугорев В.Н., Подмазов Д.А, Никишин В.И. Исследование напряженно деформированного состояния в слоистой плите при низкоскоростном ударном нагружении.. // Материалы XXIV международного симпозиума “Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред” им. А.Г. Горшкова.-МАИ.-2018.- С.228-229. 4. GoPro 6 Black. Руководство пользователя. Hevk Advance. 2018г., 108 с. 5. Решение неконсервативных задач теории устойчивости // В.П.Радин, Ю.Н. Самогин, В.П.Чирков, А.В. Щугорев. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2017.-240 с. Ключевые слова: Композитная Балка, частоты собственных колебаний, акустическая и видео фиксация колебаний балки

Масда С.Г., Докобо Х.А., Хуссейн А.М., Мардини М.К., Аль-Амерьин Х.А., Кампо П.П., Хан А.Р., Патан Д.М. «Физические и геометрические параметры тройной системы HIP 109951» Астрофизический бюллетень, 74, № 4, с. 499-509 (2019)

Представлены точные определения физических и геометрических параметров тройной системы HIP 109951 (WDS J22161-0705AB), состоящей из компонентов A, Ba и Bb. Двойственность компонента B была недавно подтверждена по вариациям лучевых скоростей. Системы изучались с помощью комплексного метода, разработанного Аль-Вардатом для исследования тесных визуально-двойных систем, использующего метод бланкетированных моделей атмосфер Куруца (Atlas 9) вкупе с аналитическими расчетами геометрических параметров (методом, разработанным Докобо) тройной системы. Синтетические распределения энергии в спектре и синтетическая звездная фотометрия системы в целом и ее отдельных компонентов были сравнены с наблюдательными данными. Также приводятся положения компонентов.