Пан М., Фан Ю., Чзан Ю.Ц. «Исследование свободных и вынужденных колебаний конструкции, состоящей из двух ортотропных графеновых пластин, связанных вязкоупругим слоем, с учетом поверхностных напряжений высшего порядка» Прикладная механика и техническая физика, 62, № 1, с. 147-158 (2021)

Исследуются поперечные колебания конструкции, состоящей из двух ортотропных графеновых пластин, связанных слоем вязкоупругого материала (модель Пастернака). Получены уравнения свободных и вынужденных колебаний системы с учетом поверхностных напряжений высшего порядка. Получены выражения для частоты затухающих колебаний, коэффициента затухания и для разности смещений листов с шарнирно опертыми краями. Исследовано влияние поверхностных напряжений высшего порядка на частоту затухающих колебаний системы и коэффициент затухания колебаний, совпадающих и не совпадающих по фазе. Также изучено влияние напряжений высшего порядка, коэффициента структурного демпфирования, коэффициента демпфирования материала, модулей жесткости и сдвига вязкоупругой прослойки на разность смещений листов графена в случае вынужденных колебаний. Показано, что поверхностные напряжения высшего порядка оказывают более существенное влияние на параметры колебаний, чем поверхностные напряжения низшего порядка.

Сянцзюнь Шань, Фанцзинь Сунь «Эволюция чередуюшейся структуры течения в просвете между тандемом цилиндров и ближнем следе за ними» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 3-15 (2021)

Эволюция структуры течения в просвете между двумя расположенными тандемом цилиндрами и в ближнем следе за ними, происходящая в режиме чередования, исследована при помощи разрывного метода Галеркина высокого порядка. Нестационарные поля течения, завихренности и давления, а также нестационарные окружные распределения давления и распределения продольной скорости вдоль центральной линии следа изучены при числе Рейнольдса 200 и безразмерном расстоянии между цилиндрами, равном 2.3. Результаты исследования показывают, что течение в просвете между цилиндрами происходит в чередующемся режиме, образуя при взаимодействии с квазистатическими вихрями либо одностороннее, либо двустороннее присоединение оторвавшегося сдвигового слоя. Кроме того, под влиянием течения в просвете за задним цилиндром образуется ближний вихревой след, который существенным образом влияет на длину циркуляционной зоны. В заключение обсуждается физический механизм присоединения сдвигового слоя и образования течения в просвете в рассмотренном чередующемся режиме.

Фань В., Чжоу Н., Цзяо Ц., Ши Ц., Тан К. «Исследование характеристик цилиндрических самодельных взрывных устройств и форм разрушения оболочек контейнеров при взрыве» Прикладная механика и техническая физика, 61, № 6, с. 133-142 (2020)

С использованием метода конечных элементов и стохастической модели разрушения Мотта изучены свойства цилиндрических самодельных взрывных устройств и формы разрушения оболочек контейнера, в которые заключены заряды. Приведены результаты экспериментальных исследований оболочки контейнера при воздействии гидравлического удара и взрывной волны. Установлено, что характер разрушения контейнера зависит от свойств взрывчатого вещества, количества заряда и его расположения. Разрушение контейнера происходит вследствие накопления сдвиговых деформаций. Показано, что при взрыве самодельных взрывных устройств скорость увеличения давления в контейнере существенно меньше, чем в случае стандартных взрывчатых веществ. В областях оболочки, расположенных вблизи точки детонации, при взрыве образуются более мелкие фрагменты (осколки).

Ищенко А.Н., Маслов Е.А., Скибина Н.П., Фарапонов В.В. «Комплексное исследование нестационарного течения с ударными волнами в рабочем тракте гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя» Инженерно-физический журнал, 94, № 2, с. 466-473 (2021)

Представлены результаты комплексного экспериментально-расчетного исследования структуры нестационарного течения газа в рабочем тракте гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Предложены и описаны экспериментальные методики для регистрации давлений и температур на стенке осесимметричного канала сложной геометрии с внезапным расширением. Решена задача обтекания прямоточного воздушно-реактивного двигателя в аэродинамической установке. Ключевые слова: экспериментальное исследование, математическое моделирование, гиперзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель, ударные волны, дренажные испытания, термометрический метод

Кудрявцев В.В., Наумов А.А., Фатыхов К.З. «Вадим Алексеевич Ильин – основатель научной школы в области радиофизики, методики преподавания физики и ее истории» Инженерная физика, № 9, с. 23-36 (2020)

Рассказано о научной и педагогической деятельности Вадима Алексеевича Ильина, известного педагога, выдающегося представителя радиофизической школы МПГУ, талантливого историка науки, создателя собственной научно-педагогической школы в области радиофизики, методики преподавания физики и ее истории. Ключевые слова: радиофизика, прикладная сверхпроводимость, дистанционный мониторинг, преподавание физики в университете, история физики, история радиофизики, популяризация современной науки, научно-педагогическая школа.

Брюхомицкий Ю.А., Федоров В.М. «Метод текстонезависимой идентификации личности по голосу» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 173-181 (2018)

Предлагается иммунологический метод решения задачи текстонезависимой идентификации личности по голосу, основанный на принципах представления и обработки речевой информации, принятых в искусственных иммунных системах. Для идентификации личности по голосу используется модель Фанта, в которой, речевой сигнал образуется путем прохождения через фильтр высокого порядка. В качестве векторов признаков используются кепстральные коэффициенты, полученные на основе линейного предсказателя речи. Последующий анализ векторов признаков осуществляется на основе аппарата искусственных иммунных систем с использованием иммунологической модели отрицательного отбора. Модель реализует децентрализованное распознавание последовательно идущих фрагментов речи, путем их сопоставления со специальными, предварительно созданными распознающими элементами – детекторами, имитирующими иммунокомпетентные клетки иммунной системы. Сопоставление осуществляется с использованием меры близости Евклида по принципу негативной селекции. Принятие решения «свой–чужой» при анализе речевого сигнала реализуется на основе статистического подхода по частоте срабатывания детекторов. Метод прошел экспериментальную проверку в среде MATLAB, которая показала его работоспособность и эффективность. Метод предназначен для непрерывного аутентификационного контроля личности говорящего в темпе поступления голосовых данных при воспроизведении текста произвольного объема и содержания, что позволяет своевременно принимать решение о возможной подмене дикторов. Преимуществом метода является его полная защищенность от атак воспроизведения. Эффективная реализация метода, повышение его точности тесно связаны с возможностью организации параллельных вычислений больших объемов данных, обусловленных размерами анализируемых текстов и размерами популяции детекторов. Это обстоятельство обуславливает перспективу применения многопроцессорных вычислительных систем высокой производительности.

Гильманов А.Я., Фёдоров К.М., Шевелёв А.П. «Интегральная модель парогравитационного дренажа» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 74-84 (2020)

Описана интегральная модель парогравитационного дренажа, проведена ее модификация с учетом неодинаковости тепловых потоков и роста паровой камеры по вертикали. Модель приведена к безразмерному виду, удобному для анализа влияния различных явлений на процесс; произведена ее верификация путем расчетов по экспериментам Чанга и Батлера. В рамках этой модели произведено описание основных эффектов, возникающих при реализации процесса.

Васильев В.В., Федоров Л.В «Об одной аналогии между уравнениями теории упругости и общей теории относительности» Известия российской академии наук. Механика твердого тела, № 3, с. 143-154 (2021)

Предлагается новая интерпретация основной геометрической концепции общей теории относительности, согласно которой гравитация ассоциируется не с кривизной порождаемого ей риманова пространства, а с деформациями этого пространства. При такой формулировке линеаризованные уравнения общей теории относительности для пустого пространства оказываются аналогичными уравнениям совместности деформаций линейной теории упругости. Существенно, что операторы уравнений, соответствующих этим двум теориям, обладают одним и тем же свойством – их дивергенция тождественно равна нулю. В теории относительности это свойство уравнений порождает одну из основных проблем теории – система уравнений, описывающих гравитационное поле, оказывается неполной, так как обращение в нуль дивергенции операторов этих уравнений снижает число взаимно независимых уравнений поля, которое оказывается меньше числа неизвестных компонентов метрического тензора. Общая форма уравнений, которыми следует дополнить уравнения поля для получения полной системы, в общей теории относительности до настоящего времени неизвестна. Однако в теории упругости такие уравнения известны – это уравнения равновесия, представляющие собой равенство нулю дивергенции тензора напряжений, линейно связанного с тензором деформаций. Предлагается использовать отмеченную аналогию для получения уравнений, дополняющих уравнения поля в общей теории относительности. В качестве приложения рассматривается задача со сферической симметрией. Полученное решение не совпадает с известным решением Шварцшильда. Оно не является сингулярным и определяет критический радиус, составляющий 2/3 гравитационного радиуса.

Румянцев В.В., Федоров С.А., Гуменник К.В., Паладян Ю.А. «Исследование акустических возбуждений в неидеальной фононной 1D-сверхрешетке» Физика и техника высоких давлений, 31, № 1, с. 46-57 (2021)

Исследованы особенности распространения акустических возбуждений через несовершенную 1D-сверхрешетку. В рамках приближения виртуального кристалла (ПВК) выполнено численное моделирование зависимости ширины нижайшей запрещенной акустической зоны и удельного угла вращения плоскости поляризации упругой волны неидеального (разупорядоченного как по составу, так и по толщине слоев) двухподрешеточного 1D-фононного кристалла от концентрации структурных дефектов

Федорова А.В., Тутуков А.В. «Разрушение звезды в ходе эволюции системы звезда+сверхмассивная черная дыра» Астрономический журнал, 98, № 2, с. 116-131 (2021)

Звезды, близкие к сверхмассивным черным дырам (СМЧД), могут в определенных условиях образовывать с ними тесные двойные системы, в которых возможны заполнение звездой полости Роша и интенсивная аккреция вещества звезды на СМЧД. В работе исследована эволюция двойных систем типа “звезда+СМЧД” в предположении, что черная дыра аккрецирует главным образом вещество звезды-спутника. В расчетах учтены все процессы, определяющие эволюцию обычных двойных систем, а также облучение звезды потоком жесткого излучения, возникающим при аккреции ее вещества на СМЧД. Поглощение внешнего потока излучения в оболочке звезды рассчитывалось с помощью того же формализма, который используется при вычислении непрозрачности звездного вещества. Кроме того, в расчетах предполагалось, что если характерное время обмена массой меньше теплового времени звезды, то обмен между орбитальным угловым моментом системы и угловым моментом перетекающего на СМЧД вещества не имеет места. Численное моделирование, выполненное нами в предыдущих работах, показало, что в рамках принятых предположений возможны три типа эволюции рассматриваемой двойной системы, в зависимости от масс СМЧД и звезды, а также от начального расстояния звезды от СМЧД. Первый тип заканчивается разрушением звезды. Для маломассивных звезд главной последовательности (ГП) с массами менее ∼1M_⊙ осуществляется только этот вариант, даже если масса СМЧД сравнительно мала, а начальное расстояние звезды от СМЧД велико. Для массивных звезд ГП разрушение также имеет место, если масса СМЧД велика, а начальное расстояние звезды от СМЧД достаточно мало. Второй тип эволюции может осуществляться для массивных звезд ГП, которые в начальный момент располагаются дальше от СМЧД, чем в первом варианте. В этом случае массивная звезда в ходе эволюционного расширения заполняет свою полость Роша, после чего наступает этап интенсивного обмена веществом. Характерное свойство эволюции второго типа – увеличение орбитального периода системы со временем. В результате после этапа интенсивной потери вещества звезда “уходит” под полость Роша. Остаток звезды в виде белого карлика сохранится и может оказаться в итоге на достаточно большом расстоянии от СМЧД. Третий тип эволюции может осуществляться для массивных звезд ГП, находящихся в начальный момент еще дальше от СМЧД, чем во втором варианте, а также для проэволюционировавших массивных звезд. В этом случае консервативный обмен массой при интенсивном звездном ветре приводит к тому, что звезда удаляется от СМЧД, вообще не заполняя свою полость Роша. В данной работе детально исследуется эволюция первого типа, заканчивающаяся разрушением звезды. Согласно результатам расчетов, M_max – максимальная масса звезд, которые могут разрушиться, – тем больше, чем больше масса СМЧД. Для черных дыр промежуточных масс, (10³–10⁵)M_⊙, величина M_max сравнительно невелика и составляет (2–9)M_⊙. Для СМЧД с массой 10⁶M_⊙ значение M_max близко к 25 M_⊙. Для массивных СМЧД с массами (10⁷–10⁹) M_⊙ величина M_max превышает 50M_⊙. Если масса звезды меньше M_max, то при значении начальной степени заполнения полости Роша D, большем граничного значения D_destr , звезда будет разрушена, а при D<D_destr она будет удаляться от СМЧД и может избежать разрушения. Для звезды заданной массы значение D_destr тем меньше, чем больше масса СМЧД. Характер эволюции системы “звезда + + СМЧД” перед разрушением звезды зависит от звездной массы. Для звезд с массами M≲1M_⊙ разрушение начинается сразу после заполнения ими полости Роша и соответствующего быстрого увеличения темпа потери вещества. Для более массивных звезд после заполнения полости Роша наступает фаза эволюции со сравнительно невысоким темпом потери вещества. При уменьшении большой полуоси орбиты до определенной величины этот темп быстро возрастает, что приводит к увеличению степени облучения звезды и к ее разрушению. На начальной фазе разрушения звезды скорость потери ею вещества растет тем быстрее, чем больше масса СМЧД, чем меньше начальная масса звезды, и чем ближе звезда к СМЧД в начальный момент. Характерные времена увеличения M на три порядка в начале фазы разрушения составляют от нескольких десятков до нескольких тысяч лет, в зависимости от масс звезды и СМЧД.

Титовец Я.Д., Федотов А.С., Мовчан С.А., Балашов И.А., Макаров А.А., Чепурнов В.В. «Исследование конвекции Бенара–Рэлея методом трассировки частиц» Ученые записки физического факультета МГУ, № 5, с. 2050901_-1-2050901_-6 (2020)

Исследованы фазовые траектории системы с конвекцией Бенара–Рэлея, полученные путем отслеживания идеальных безмассовых частиц в потоке. Скорость каждой частицы в любой момент совпадает со скоростью жидкости в той же точке. Рассматриваемый метод позволяет получить фазовые траектории контрольных объемов жидкости в области решения уравнений Навье–Стокса. Для числа Рэлея 220 000 установлено наличие двух типов фазовых траекторий, один из которых соответствует вращению вокруг особых точек типа центр и соответствует движению в конвективных валах, а второй соответствует хаотическому движению на границе соседних конвективных валов вблизи холодной и горячей стенок. Проанализировано отличие фазовых портретов системы с конвекцией Бенара–Рэлея при описании уравнениями Навье–Стокса и системой Лоренца.

Федотова М.А., Климачков Д.А., Петросян А.С. «Магнитогидродинамическая теория мелкой воды для течений стратифицированной вращающейся астрофизической плазмы. приближение бета-плоскости, магнитные волны Россби» Физика плазмы, 46, № 1, с. 57-71 (2020)

Исследуются вращающиеся магнитогидродинамические течения тонкого стратифицированного слоя плазмы в поле силы тяжести со свободной границей во внешнем вертикальном магнитном поле. Получены магнитогидродинамические уравнения в приближении двуслойной мелкой воды во внешнем магнитном поле при разбиении плазмы на два слоя различной плотности. В приближении бета-плоскости получена система уравнений мелкой воды для вращающейся стратифицированной плазмы во внешнем магнитном поле. Для стационарных решений в виде вертикального или горизонтального магнитных полей развита линейная теория, найдены решения в виде волн магнито-Россби и поправок к ним, описывающих эффекты стратификации. Качественный анализ дисперсионных кривых показывает наличие трехволновых нелинейных взаимодействий магнитных волн Россби для каждого из стационарных состояний. Показано существование параметрических неустойчивостей и найдены их инкременты.

Корнеев А.С., Жебынев Д.А., Фельдман А.М. «Расчетное и экспериментальное исследование трубы Вентури как гидродинамического генератора колебаний» Инженерно-физический журнал, 93, № 2, с. 443-450 (2020)

Представлена математическая модель нестационарного турбулентного течения жидкости при наличии кавитации в трубе Вентури в режиме автоколебаний, построенная на основе системы уравнений неразрывности и уравнений Навье–Стокса, модели турбулентности κ–ε и полной кавитационной модели. Получены экспериментальные и расчетные амплитудно-частотные характеристики колебаний. Выполнено их сопоставление. Ключевые слова: труба Вентури, кавитация, колебания давления, амплитудно-частотные характеристики,

Фершалов М.Ю., Петров П.С., Манульчев Д.С., Захаренко А.Д. «Обобщение метода геоакустической инверсии по записи импульсного сигнала одиночным гидрофоном с учетом неоднородностей батиметрии» Подводные исследования и робототехника, 34, № 1, с. 51-57 (2021)

Интересны работы по восстановлению параметров волновода (скорость звука, плотность и т.д.) по данным, записанным одиночным гидрофоном. Традиционные методы геоакустической инверсии хорошо известны и достаточно подробно рассмотрены во многих работах. Они довольно точны, но для их применения нужны акустические данные, записанные массивами гидрофонов (антеннами). Недавно был представлен метод геоакустической инверсии для относительно мелководных равноглубинных волноводов. Он позволяет определить не только параметры волновода, но и расстояние до источника, используя акустические данные, записанные с помощью одиночного гидрофона. Этот метод основан на использовании так называемого развертывающего преобразования или оператора деформаций, которое позволяет выпрямить дисперсионные кривые и значительно упростить разделение мод. Разделенные дисперсионные кривые позволяют определить времена прихода мод (модальные групповые скорости), которые используются для восстановления параметров волновода. Представлен алгоритм для проведения геоакустической инверсии как для модельных, так и для реальных волноводов. В настоящей работе метод геоакустической инверсии с использованием записи импульсного акустического сигнала одиночным гидрофоном был обобщен на случай нерегулярного волновода. Данное обобщение позволяет учесть при выполнении инверсии плавные неоднородности батиметрии на рассматриваемой акустической трассе. Ключевые слова: акустика океана; геоакустическая инверсия; волноводная дисперсия; развертывающее преобразование; акустические моды.

Филаретов В.Ф., Юхимец Д.А., Зуев А.В., Губанков А.С., Минаев Д.Д. «Цифровая платформа для реализации распределенных систем управления и навигации для подводных робототехнических комплексов» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 1, с. 81-93 (2021)

Предложена архитектура цифровой платформы для реализации распределенных систем управления и навигации подводных робототехнических комплексов (ПРК), выполняющих технологические операции в условиях неопределенности окружающей среды. Предлагаемая цифровая платформа предназначена для автоматизации следующих видов деятельности: мониторинг состояния объектов подводной инфраструктуры (линии связи, трубопроводы, добычное оборудование и т.д.), картографические и геодезические работы, определение параметров и границ физических полей, зон распространения химических соединений (зон загрязнений) и биоресурсов, охрана объектов подводной и надводной инфраструктуры (подводные фермы марикультур, границы водных заповедников и т.п.), сопровождение движущихся объектов, поиск объектов заданного типа (биологических, техногенных и др.), выполнение подводных технологических операций (сварка, резка, очистка и т.п.). Для этой платформы разработана система команд, обеспечивающая гибкое задание миссий ПРК различного типа и назначения. Выделены пять типов сообщений цифровой платформы: команды управления порядком выполнения миссии, команды управления загрузкой миссии, информационные сообщения, команды миссии и группового управления. Предложена концепция создания распределенных систем управления ПРК, обеспечивающая совместимость существующих бортовых систем ПРК с предлагаемым решением на основе компактных гидроакустических систем глобальной гидроакустической навигации, разработанных в ПАО «Дальприбор» (г. Владивосток). Указанные системы управления состоят из двух основных частей. Первая часть представляет собой исходную бортовую информационно-управляющую систему ПРК, обеспечивающую его движение в заданную точку пространства с заданной скоростью, получение данных от бортовых датчиков, а также управление работой бортового оборудования. Вторая часть – система управления верхнего уровня, обеспечивает возможность взаимодействия ПРК через акустический канал связи с глобальной гидроакустической навигационной системой и автоматизированным рабочим местом оператора. Исследования передачи данных в симуляторе (CoppeliaSim) между оператором и ПРК в рамках предложенной цифровой платформы показали, что обеспечивается надежная загрузка миссий и получение информации о состоянии ПРК при различных скоростях и в различных условиях работы акустического канала связи.

Коротеев А.А., Сафронов А.А., Сафронова Н.А., Филатов Н.И., Григорьев А.Л. «Влияние кавитации на работу уловителей диспергированной пелены бескаркасных систем теплоотвода в космосе» Инженерно-физический журнал, 93, № 6, с. 1361-1367 (2020)

Рассмотрено влияние кавитационных процессов на работу уловителей капель бескаркасных систем теплоотвода в космосе. Обоснована низкая кавитационная устойчивость уловителей центробежного типа. Создана методика расчета расходных характеристик ленточно-роторного уловителя капель. Проведено сопоставление результатов численного расчета с экспериментально полученными характеристиками функционирования таких устройств.

Филатова В.М., Носикова В.В. «Численное исследование задачи ультразвуковой томографии» Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Физико-математические науки, № 3, с. 5-10 (2020)

Работа посвящена задаче определения малых флуктуаций скорости звука в железистой ткани для специальной модели груди (2D). Используемый подход основан на визуализации акустической среды, а именно включений и неизвестной внутренней границы между жировой и железистой тканями, и определении скоростей звука во включениях с использованием кинематики волн. Результаты численного моделирования задачи (2D) представлены в работе.

Егорычев Г.П., Ширяева Т.А., Шлепкин А.К., Филлипов К.А., Савостьянова И.Л. «О распределении космических аппаратов по заданному числу орбит» Сибирский аэрокосмический журнал, 21, № 2, с. 170-175 (2020)

Космические аппараты – дорогостоящий продукт. Например, только вывод такого аппарата на орбиту обходится минимум в сто миллионов долларов плюс стоимость самого спутника и научной аппаратуры, которую он несет. Однако современное состояние человеческой цивилизации уже не позволяет обходиться без наличия космических аппаратов на орбите. В международной базе данных на март 2019 г. числилось 2062 действующих спутника. По сравнению с 2018 г. рост числа новых аппаратов составил 15%. Эксперты предупреждают, что в ближайшие годы мир ожидает «спутниковый бум» с прогнозируемым приростом количества аппаратов порядка 15–30% ежегодно. Все эти космические аппараты сильно отличаются друг от друга. В настоящее время используется несколько орбит для размещения на них спутников в зависимости от решаемых ими задач. Геостационарная орбита используется для прямого телевещания. Низкие спутниковые орбиты используются для связи между спутниковыми телефонами. Свои орбиты существуют для спутников систем навигации (GPS, Navstar, ГЛОНАСС), военных спутников, спутников для различных научных исследований. Естественно, в этих условиях возникает задача распределения космических аппаратов по заданному числу орбит при некоторых ограничениях на нахождении космического аппарата на некоторых орбитах в зависимости от назначения космического аппарата. Рассматривается решение данной задачи при условии, что число космических аппаратов совпадает с числом возможных орбит, на которых эти космические аппараты могут находиться при некоторых дополнительных ограничениях на возможность расположения спутника на орбите. Получено несколько решений этой задачи, позволяющих вычислить число возможных комбинаций для таких распределений космических аппаратов по заданному числу орбит.

Шлепкин А.А., Ширяева Т.А., Шлепкин А.К., Филлипов К.А., Пашковская О.В. «О дистанционном зондировании Земли космическими аппаратами» Сибирский аэрокосмический журнал, 21, № 4, с. 514-523 (2020)

Дистанционное зондирование представляет собой процесс, посредством которого собирается информация об объекте. Благодаря своим свойствам космические снимки находят широкое применение как в практической, так и в научной сферах. Космическую съемку применяют в исследованиях, направленных на всестороннее изучение природных ресурсов, динамики природных явлений, в задачах охраны окружающей среды. Особое место отводится применению космической информации для повседневного оперативного контроля за состоянием окружающей среды при осуществлении геоэкологического мониторинга регионов. В частности, возникает задача по значению заданных параметров в определенных точках земной поверхности найти области земной поверхности с характеристиками, определяемыми рассматриваемыми параметрами. В настоящей работе рассмотрен частный случай данной задачи, когда по заданным четырем точкам земной поверхности определяются области земной поверхности (так называемые ядра обобщенных квадратов), имеющие заданную конфигурацию (квадрат).

Гадалов В.Н., Гвоздев А.Е., Петренко В.Р., Иванов А.А., Филонович А.В., Калинин А.А., Макарова И.А. «Процессы упрочнения и восстановления деталей машин и механизмов электроакустическим напылением смесью самофлюсующихся сплавов на никелевой и железной основах» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 5, с. 312-327 (2020)

Рассмотрены вопросы реновационной деятельности и ее задачи в условиях современного промышленного производства. Показано, что электроакустическое нанесение покрытий с применением смеси самофлюсующихся сплавов на никелевой и железной основах является прогрессивной технологией для упрочнения и восстановления деталей машин и инструмента. Рассмотренные его возможности и перспективы развития указанной технологии с последующей обработкой электроакустических покрытий поверхностно-пластическим деформированием (выглаживанием) или лазерным облучением.

Белоконь А.Ю., Фомин В.В. «Моделирование распространения волн цунами в Керченском проливе» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 14, № 1, с. 67-78 (2021)

Выполнено численное моделирование распространения волн цунами из нескольких сейсмических очагов Азово-Черноморского бассейна, представляющих потенциальную опасность для Керченского пролива. На первом этапе для всего Азово-Черноморского бассейна моделировалась эволюция четырех модельных очагов генерации цунами – два ближайших к проливу очага в Черном и Азовском морях, удаленный черноморский очаг, а также очаг, подобный тому, который вызвал Ялтинское землетрясение 12 сентября 1927 г. Начальные условия задавались в виде эллиптического возвышения уровня моря, параметры эллипса находились по эмпирическим формулам, соответствующим землетрясению с магнитудой 7. Для указанных очагов проанализированы мареограммы на входе в пролив со стороны Черного и Азовского моря. Показано, что на входе в пролив черноморские цунами обладают меньшими периодами по сравнению с азовоморскими. На втором этапе на сетке с высоким разрешением моделировалось проникновение волн цунами в Керченский пролив. В качестве краевых условий на жидких границах пролива использовались модельные данные из первого этапа. Выявленные области максимального повышения уровня моря расположены вдоль побережья пролива при распространении волн как со стороны Черного, так и из Азовского моря. Показано, что остров Тузла оказывает блокирующее влияние на распространение цунами в проливе

Грачева Н.А., Леканов М.В., Майер А.Е., Фомин Е.В. «Применение нейронных сетей для моделирования ударно-волновых процессов в алюминии» Известия российской академии наук. Механика твердого тела, № 3, с. 42-61 (2021)

Разработана методика применения искусственных нейронных сетей для описания нелинейной связи компонент напряжений и деформаций (тензорное уравнение состояния) и начала пластического течения (гомогенная нуклеация дислокаций) в монокристаллах металлов на примере алюминия. Наборы данных для обучения нейронных сетей генерируются при помощи молекулярно-динамического (МД) моделирования однородной деформации репрезентативных объемов монокристалла. Рассматриваются осесимметричные деформированные состояния, когда ось симметрии совпадает с направлением [100] монокристалла. Обученные нейронные сети используются в качестве аппроксимирующих функций в рамках модели дислокационной пластичности, обобщенной на случай конечных деформаций. С ее помощью проводится моделирование распространения ударных волн, возникающих при соударении пластин. В случае наноразмерных пластин проводится сравнение с прямым МД-моделированием процесса. В идеальном монокристалле упругий предвестник сохраняет постоянную амплитуду, соответствующую порогу гомогенной нуклеации дислокаций, в то время как в деформированном монокристалле он имеет существенно меньшую амплитуду и быстро затухает с расстоянием.

Франц Е.А., Артюхов Д.А., Киреева Т.С., Ганченко Г.С., Демехин Е.А. «Образование и отрыв вихрей от поверхности заряженной диэлектрической микрочастицы в сильном электрическом поле» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 134-141 (2021)

Впервые на основе численного решения системы Нернста–Планка–Пуассона–Стокса в широком диапазоне параметров исследовано движение заряженной диэлектрической микрочастицы в электрическом поле. Наиболее важным результатом является обнаружение формирования на задней стороне частицы микровихрей, которые при увеличении электрического поля теряют стационарность, периодически отрываясь от поверхности; при дальнейшем увеличении поля отрыв приобретает хаотический характер. Явление сильно напоминает образование цепочки Кармана, но в силу практически нулевых чисел Рейнольдса для микро-нанотечений имеет другой физический механизм. В работе даются асимптотический анализ и теоретическое обоснование механизма образования и отрыва микровихрей для малых чисел Дебая.

Васильев А.Ю., Сухановский А.Н., Фрик П.Г. «Структура и динамика крупномасштабной циркуляции в турбулентной конвекции при высоких числах Прандтля» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 42-49 (2020)

Экспериментально исследованы структура и динамика крупномасштабной циркуляции в турбулентной конвекции Рэлея–Бенара в кубической полости для жидкостей с умеренными и высокими числами Прандтля (от 3.5 до 64). Разложение двумерных полей скорости на фурье-моды показало, что при изменении числа Прандтля от 3.5 до 24 в течении доминирует одна крупномасштабная мода. При дальнейшем росте числа Прандтля структура течения существенно меняется и энергия распределяется между несколькими основными фурье-модами. Происходит также существенное изменение временной динамики доминирующей моды.

Фролов В.Э., Яицков И.А. «Экспериментальные исследования шума и вибрации на участках обкатки двигателей внутреннего сгорания и тяговых электродвигателей машиностроительных предприятий» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 3, с. 271-278 (2021)

Приведены результаты экспериментальных исследований виброакустических характеристик двигателей внутреннего сгорания и тяговых электродвигателей, создаваемых ими на участках обкатки машиностроительных предприятий. Это позволяет определить спектральный состав шума и вибраций и предложить инженерно-технические мероприятия по доведению виброакустических характеристик до санитарных норм.

Фролов В.Э., Яицков И.А. «Экспериментальные исследования шума и вибрации на участках обкатки двигателей внутреннего сгорания и тяговых электродвигателей машиностроительных предприятий» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 3, с. 271-278 (2020)

Приведены результаты экспериментальных исследований виброакустических характеристик двигателей внутреннего сгорания и тяговых электродвигателей, создаваемых ими на участках обкатки машиностроительных предприятий. Это позволяет определить спектральный состав шума и вибраций и предложить инженерно-технические мероприятия по доведению виброакустических характеристик до санитарных норм.

Гневышев В.Г., Фролова А.В., Колдунов А.В., Белоненко Т.В. «Топографический эффект для волн Россби на зональном сдвиговом потоке» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 14, № 1, с. 4-14 (2021)

Проводится сравнительный анализ влияния топографии, β-эффекта и градиента меридиональной изменчивости фонового течения на распространение баротропных топографических волн Россби. Опираясь на уже полученные результаты о том, что короткие волны практически не наблюдаются, а также учитывая, что влияние стратификации на длинные волны Россби незначительно, мы исключаем из задачи влияние стратификации и рассматриваем вертикально интегрированное зональное течение. Меридиональную изменчивость фонового течения топографии мы рассматриваем в ВКБ-приближении. Это позволяет получить дисперсионное соотношение для плоских баротропных топографических волн Россби, в котором одновременно учитываются эффекты, связанные с вращением Земли, сдвиг скорости и топография. В рассмотренных примерах сдвиг скорости течения рассчитывается по данным продукта GLORYS12v1 для акватории расположенного в зоне действия Антарктического циркумполярного течения. В качестве топографической структуры рассматривается зонально вытянутый хребет, рельеф которого аппроксимируется экспонентой или гауссианой с различными параметрами. Установлено, что локально вклад сдвигового течения может перекрывать вклад топографии. Показано, что топографический фактор в дисперсионном соотношении является доминирующим, при этом с северной стороны хребта в южном полушарии топография усиливает действие β-эффекта, а с южной стороны – ослабляет.