Белега Е.Д., Трубников Д.Н., Чуличков А.И. «Метод эффективных мод для оценки температуры слабосвязанных молекулярных систем» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 5-9 (2020)

Предложен подход для оценки числа мод коллективного движения частиц в слабосвязанной молекулярной системе, основанный на методе главных компонент. На примере кластера молекул воды (H₂O₈) показаны существенные различия оценок числа эффективных и нормальных мод и установлены энергетические и временные пороговые критерии применимости метода нормальных мод.

Борисов А.Б. «Новые типы решений классических трехмерных SU(2)-уравнений Янга–Миллса» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 10-12 (2020)

Найдены новые типы трехмерных решений классических уравнений Янга–Миллса в представлении Фаддеева–Ниеми. В частном случае они описывают трехмерные вихри.

Дмитриев К.В., Румянцева О.Д. «Особенности решения прямой и обратной задач рассеяния для неоднородностей малого волнового размера» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 13-20 (2020)

Акустическое поле, рассеянное на одиночной неоднородности, состоит из компонент различного порядка мультипольности. Для симметричных неоднородностей и слабоконтрастных неоднородностей малого волнового размера эти компоненты связаны с мультипольными компонентами исходного падающего поля с помощью набора коэффициентов рассеяния. Установлено, что область допустимых значений каждого из этих коэффициентов на комплексной плоскости представляет собой круг при наличии поглощения в неоднородности и окружность – в его отсутствии. Решение обратной задачи с целью восстановления упомянутой неоднородности может сталкиваться с трудностями, поскольку в результате многократного рассеяния избыточно расширяется пространственный спектр вторичных источников, и привносится ошибка в результаты восстановления. На комплексной области установлены множества значений коэффициента монопольного рассеяния, при которых этот эффект проявляется в наибольшей степени.

Ильгамов М.А. «Спектр частот проволочного микро- и нанорезонатора» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 21-24 (2020)

Определены собственные частоты изгибных колебаний проволоки с поперечным сечением микро- и наноразмеров. Учтены поверхностные эффекты, связанные с увеличением удельной поверхности при уменьшении поперечного размера. Первый эффект обусловлен различием упругих характеристик приповерхностного слоя и основного объема материала. Второй эффект связан с взаимодействием избыточного давления на поверхности проволоки и разности площадей выпуклой и вогнутой частей поверхности, образующейся при изгибе. Рассмотрен случай шарнирного закрепления проволоки по концам. Собственные частоты определены в линейной и нелинейной постановках. Дан анализ влияния поверхностных эффектов и других входных данных на собственные частоты.

Литвиненко Ю.А., Грек Г.Р., Козлов В.В., Литвиненко М.В., Шмаков А.Г. «Диффузионное горение круглой микроструи водорода при до- и сверхзвуковой скорости истечения» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 25-30 (2020)

Представлены результаты экспериментальных исследований диффузионного горения круглой микроструи водорода, истекающей из сопла при до- и сверхзвуковой скорости. Впервые выделены четыре сценария диффузионного горения круглой микроструи водорода, включая сверхзвуковое горение при наличии сверхзвуковых ячеек как по воздуху, так и по водороду. Установлено, что стабилизация пламени при дозвуковой скорости истечения микроструи водорода связана с наличием “области перетяжки пламени”, приводящей к явлению запирания сопла, а стабилизация пламени при сверхзвуковом истечении микроструи связана с наличием сверхзвуковых ячеек. Обнаружен гистерезис процесса диффузионного горения плоской микроструи водорода в зависимости от способа воспламенения микроструи (вблизи или вдали от среза сопла) и направления изменения скорости ее истечения (роста или уменьшения).

Ринкевич А.Б., Корх Ю.В., Клепикова А.С., Толмачева Е.А. «Характеризация качества пленок CVD-синтезированного графена методами сканирующей зондовой микроскопии» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 31-34 (2020)

Исследован вопрос эффективности использования электрических свойств для характеризации графеновых структур, полученных методом химического осаждения из газовой фазы, сформированных на подложках из различных материалов: медной фольги, стекла, кремния, Al₂O₃. В работе показана высокая чувствительность методов зонда Кельвина, сканирующей емкостной и электростатической микроскопии к количеству слоев графена на поверхности подложек из разных материалов.

Руденко О.В. «О трех нелинейностях в физике акустических течений» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 35-41 (2020)

Указано, что в задачах об акустических течениях присутствуют три типа нелинейностей. Во-первых, нелинейный параметр имеется в выражении для радиационной силы, вызывающей течения. Во-вторых, существует гидродинамическая нелинейность – конвективный член в уравнении движения среды. В-третьих, нелинейной может быть сама волна, приводящая к появлению течения. Показано, что эти нелинейности могут проявляться независимо друг от друга. Распространенное мнение о том, что нелинейный член в уравнениях гидродинамики нужно учитывать только для достаточно сильных акустических волн, является неточным. “Разгон” быстрого течения может быть осуществлен и слабой волной в большом объеме с маловязкой жидкостью, если воздействие радиационной силы продолжается длительное время. Приведены оценки и формулы, количественно поясняющие данные утверждения.

Чашечкин Ю.Д., Ильиных А.Ю. «Множественные выбросы брызг при ударе капли» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 42-46 (2020)

Впервые проведена фото- и видеорегистрация всех групп мелких капелек (брызг), вылетающих при падении в бассейн с водой капли диаметром 0.2<D<0.5 см и скоростью 1<U<4.05 м/с. В режиме образования всплеска группы капелек выбрасываются эшелонами вначале с вершин шипов на пелене вокруг области первичного контакта, затем с шипов на кромках расщепленных оболочек венца и, наконец, с зубцов его шеврона. Первые брызги летят радиально, последующие –- внутрь, вокруг каверны и вертикально вверх. Со временем размеры брызг растут от 0.1 до 1.0 мм, их скорости падают с 20 до 1 м/с, интервалы между группами увеличиваются от 50 мкс до 2.5 мс вплоть до начала сглаживания зубцов венца (t≈17 мс). Ускорению капелек способствует конверсия доступной потенциальной энергии при уничтожении свободных поверхностей сливающихся жидкостей.

Козлов В.В. «Об устойчивости циркуляционных систем» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 47-50 (2020)

Изучается устойчивость линейных механических систем в непотенциальном силовом поле. При наличии циркуляционных сил система не будет консервативной, однако ее всегда можно представить в гамильтоновой форме. Когда потенциальная энергия имеет максимум, то равновесие неустойчиво независимо от присутствия циркуляционных сил.

Морозов Н.Ф., Индейцев Д.А., Игумнова В.С., Беляев Я.В., Лукин А.В., Попов И.А., Штукин Л.В. «Модель микромеханического акселерометра, основанного на явлении модальной локализации» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 51-56 (2020)

Предложена модель микроэлектромеханического акселерометра с двумя подвижными балочными элементами, расположенными между двумя неподвижными электродами. Действие переносных сил инерции в продольном направлении приводит к изменению спектральных свойств системы, что является полезным выходным сигналом датчика. Динамика системы при наличии слабой электростатической связи между чувствительными элементами характеризуется явлением модальной локализации – значительным изменением амплитудных соотношений для форм синфазных и противофазных колебаний при малых изменениях измеряемой компоненты вектора ускорения объекта. Показано, что чувствительность датчика, основанного на модальной локализации, может на порядки превосходить чувствительность известных систем, основанных на измерении сдвига собственных частот.

Морозов Н.Ф., Индейцев Д.А., Лукин А.В., Попов И.А., Привалова О.В., Штукин Л.В. «Динамическое взаимодействие продольных и изгибных колебаний стержня при лазерном воздействии» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 57-63 (2020)

Рассматривается задача о взаимодействии продольных и поперечных колебаний стержня при тепловых воздействиях с помощью лазерного излучения. Одновременный учет нелинейных слагаемых в уравнениях для изгибных и для продольных деформаций позволяет объяснить взаимодействие изгибных и продольных колебаний. Указаны области значений параметров стержня, в которых при импульсном тепловом воздействии возможно возбуждение более низкочастотных изгибных колебаний за счет высокочастотных продольных и, наоборот, возбуждение более высокочастотных продольных за счет низкочастотных изгибных колебаний.

Цыпкин Г.Г., Ильичев А.Т. «Сравнительный анализ возникновения перегрева воды и неустойчивости фронта кипения в пористой среде» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 64-68 (2020)

Методом нормальных мод проведено исследование устойчивости фронта кипения, распространяющегося с постоянной скоростью в геотермальном резервуаре. На плоскости параметров определены области, соответствующие неустойчивости и перегреву воды в области перед фронтом. Найдено, что неустойчивости фронта фазового перехода всегда предшествует переход воды перед фронтом в метастабильное состояние.

Черноусько Ф.Л. «Плоские движения тела, управляемого при помощи подвижной массы» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 69-74 (2020)

Рассматриваются плоские движения твердого тела, управляемого при помощи вспомогательной точечной подвижной массы. Между телом и горизонтальной плоскостью действуют силы сухого трения. Показано, что при определенных условиях тело может быть переведено в любое состояние на плоскости, так что система вполне управляема.

Беляев Б.А., Тюрнев В.В., Волошин А.С., Лексиков Ан.А., Галеев Р.Г., Шабанов В.Ф. «Полосно-пропускающий фильтр из диэлектрических слоев с субволновыми решетками полосковых проводников на границах» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 75-81 (2020)

Исследована конструкция многослойного полосно-пропускающего фильтра, каждый из полуволновых резонаторов которого состоит из двух диэлектрических слоев с наружными решетками полосковых проводников в виде квадратных сеток и с внутренними – в виде квадратных патчей. Сетки служат зеркалами с заданными отражательными свойствами, обеспечивая оптимальные связи крайних резонаторов со свободным пространством и оптимальные связи между резонаторами. Решетки из патчей позволяют изменять собственную частоту резонаторов при настройке фильтра. Показана эффективность квазистатического расчета амплитудно-частотных характеристик слоистой структуры, если период решеток меньше длины волны в диэлектрике и много меньше толщины слоев. Расчет не требует больших затрат машинного времени, поэтому параметрический синтез устройств можно проводить на обычном персональном компьютере. Измеренные характеристики опытного образца синтезированного фильтра третьего порядка с относительной шириной полосы пропускания ∼10% и ее центральной частотой ∼10.6 ГГц хорошо согласуются с расчетом. Предложенная конструкция позволяет изготавливать радиопрозрачные в заданной полосе частот многослойные панели для укрытия микроволновых антенн.

Клименко В.В., Гинзбург А.С., Федотова Е.В., Терешин А.Г. «Волны тепла – новая опасность для энергосистемы России» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 82-88 (2020)

Рассмотрены изменения температурных экстремумов на территории России и выполнен анализ влияния этих изменений на балансы российских энергосистем. Опираясь на актуальные данные метеорологических наблюдений и энергетическую статистику, авторы провели расчет наблюдаемого изменения экстремальных климатических характеристик в течение последних семидесяти лет и оценили его воздействие на режимы работы энергосистем. Установлено, что климатические изменения на территории России, выражающиеся в повышении температуры воздуха во всех регионах и всех сезонах, приводят к замедлению роста зимних и увеличению роста летних максимумов нагрузки практически во всех энергосистемах, тем самым способствуя увеличению надежности энергоснабжения. При этом возможна ситуация, в которой в южных энергодефицитных регионах в летний период при одновременном нарушении межсистемных связей и режимов работы генерирующих объектов, в том числе обусловленном погодно-климатическими факторами, возникнут нарушения электроснабжения.

Панин В.Е., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Юрьев А.А., Кормышев В.Е. «Роль кривизны решетки в деградации структуры поверхностного слоя металла рельсов при длительной эксплуатации» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 89-92 (2020)

Проведен анализ эволюции/деградации структуры и фазового состава материала головки 100-метровых дифференцированно закаленных рельсов после экстремально длительной эксплуатации. Показано, что подобные условия нагружения приводят к различным структурным трансформациям на поверхности головки рельсов. Образование кривизны решетки в междоузлиях кристалла и возникновение там высокоподвижных межузельных структурных состояний обусловливает растворение перлита. Оно происходит на глубину ≈10 мм. В поверхности катания в слое ≈2 мм на него накладывается образование наномасштабной субструктуры, на границах которой выделяются наночастицы карбидной фазы. Разрушение металла рельсов в первую очередь будет протекать в поверхностном слое выкружки, где формируется критический уровень кривизны кристаллической решетки и максимальна концентрация межузельных вакансий.

Зе-Ю Д., Хай-Тао В., Сиань-Мин Ян., Синь Ли., Джун Шу., Мэн Х.Ц. «Исследование по оценке толщины корабельных палубных балок методом на основе волн Лэмба» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 494, № 1, с. 10-20 (2020)

Как основной силовой элемент конструкции современных кораблей, корабельная палубная балка имеет большое значение и регулярно находится в условиях больших длительных внешних переменных нагрузок. Методы, используемые при техобслуживании, как правило, зависят от толщины балок. Из-за ограничений используемых методов контроля толщины балок не могут точно оцениваться во время техобслуживания. Поэтому в этой статье предлагается метод контроля, основанный на активных волнах Лэмба, с помощью которого можно оценивать толщину балок. С одной стороны, разработана двумерная (2D) конечно-элементная модель балок и изучена возможность оценки толщины балок с помощью трех индексов повреждения сигнала моды A0. С другой стороны, проводятся также эксперименты. Для эффективного подавления шумов в измеренных сигналах используется декомпозиция по вариационным модам (ДВМ) для определения параметров сигнала в эксперименте, а также используются три индекса повреждения для оценки толщины балок. Экспериментальные результаты показывают, что тенденция изменения трех индексов повреждения согласуется с результатами моделирования. Кроме того, индекс повреждения по энергии рассеянного сигнала на основе моды A0 является более подходящим для определения толщины балок. Таким образом, этот метод оказался подходящим для контроля балок с различной толщиной