Чаликов Д.В. «О природе экстремальных волн в океане» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 13, № 4, с. 5-15 (2020)

Предложена методика определения скорости и направления поверхностного течения по измерениям скоростных радиолокационных панорам доплеровским радиолокатором X-диапазона. На основе результатов численного моделирования доплеровской скорости брэгговских волн в поле ветрового волнения и течения выбран диапазон дальностей для измерения скорости поверхностного течения, при котором можно не учитывать эффект затенения участков морской поверхности гребнями волн. Проведены продолжительные натурные эксперименты, в ходе которых предлагаемая методика была проверена. Скорость и направление поверхностного течения вычислялись как векторная сумма скорости течения водной толщи и 3% скорости ветра, при этом одновременно измерялись скоростные радиолокационные панорамы морской поверхности. Показано, что при зондировании навстречу ветру/волнению средние скорости рассеивающих СВЧ радиоволны элементов морской поверхности существенно выше предсказаний двухмасштабной модели рассеивания, учет которых для восстановления скорости поверхностного течения, был проведен эмпирически. При зондировании по ветру/волнению наблюдалось хорошее согласие с результатами моделирования. Корреляционный анализ поверхностного течения, вычисленного через гидрометеорологические параметры и по скоростным радиолокационным панорамам, продемонстрировал максимальный коэффициент корреляции для величины скорости 0.88 со среднеквадратичной ошибкой 8 см/с, а для направления 0.98 – со среднеквадратичной ошибкой 14°. Отмечается, что пленочные слики на морской поверхности приводят к существенному уменьшению усредненной доплеровской скорости, что может выступать дополнительным критерием при дистанционном обнаружении разливов нефти и нефтепродуктов.

Глазова Е.Г., Крылов С.В., Чекмарев Д.Т. «Численное моделирование удара ледяной сферы о преграду» Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 162, № 2, с. 137-147 (2020)

Проведены модификации двух математических моделей динамического деформирования и возможного разрушения массивов льда путем дополнения их экспериментальными функциями и константами. В качестве этих функций и констант использованы как собственные экспериментальные данные, так и результаты других авторов, полученные из анализа современной научной литературы. В первой модели упругопластическое деформирование льда описывается с помощью соотношений, предложенных С.С. Григоряном. Они дополнены нелинейной необратимой экспериментальной зависимостью объемной сжимаемости льда от давления. Основу второй модели составляют уравнения льда как повреждающейся разносопротивляющейся среды с пределом текучести, зависящим от скорости деформаций. Осуществлена реализация этих моделей с помощью компьютерных программ для математического моделирования динамических процессов ударного взаимодействия сред с элементами конструкций. Верификация модифицированных программных средств проведена путем сравнения известных опытных данных с результатами проведенных численных расчетов процессов ударного взаимодействия ледяных изделий с жесткими преградами. Сделан вывод о возможности использования предлагаемых модифицированных программ для оценки силового воздействия льда на элементы конструкций в рассмотренном диапазоне скоростей соударения.

Лебедев И.М., Перельмутер М.Н., Попов А.Л., Челюбеев Д.А., Шифрин Е.И. «Виброакустический эффект заполнения дефектов в стержнях и пластинах» Известия российской академии наук. Механика твердого тела, № 3, с. 25-36 (2021)

Диагностика дефектов является первым шагом к их "залечиванию" – частичному или полному устранению влияния дефектов на напряженно-деформированное состояние конструкции. В работе рассмотрено “залечивание” полостных дефектов путем заполнения различными материалами. Оценка эффективности такого залечивания производится по виброакустическим критериям на примерах кольцевых дефектов в стержне и малого отверстия в пластине.

Садовничий Д.Н., Милёхин Ю.М., Малинин С.А., Потапенко А.И., Чепрунов А.А., Ульяненков Р.В., Шереметьев К.Ю., Перцев Н.В., Марков М.Б., Савенков Е.Б. «Экспериментальное исследование образования нитевидных структур и свойств сферопластика при ударно-волновом воздействии» Физика горения и взрыва, 57, № 2, с. 123-131 (2021)

Методом растровой электронной микроскопии обнаружено, что воздействие ударно-волнового импульса микросекундной длительности вызывает в сферопластиках на основе кремнийорганического эластомера формирование нитевидных структур длиной до 10 мкм. Нитевидные структуры образуются на поверхности разрушенных микросфер. Их образованию способствует металлизация поверхности стеклосфер. Представлены результаты экспериментального изучения изменений диэлектрических и механических характеристик металлизированного сферопластика, вызванных ударно-волновым воздействием. Обсуждаются возможные причины образования нитевидных структур при ударно-волновом воздействии на сферопластики. Ключевые слова: ударная волна, сферопластик, микросферы, стеклосферы, нановискеры, диэлектрические свойства, механические свойства

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.

Шелест В.В., Червинский Д.А., Христов А.В. «Связь термодинамики устойчивости фазового состояния конденсированной среды с акустикой» Физика и техника высоких давлений, 31, № 1, с. 5-27 (2021)

Изучена связь между ангармоническими свойствами упруго деформированной среды и акустикой. В частности, выведены аналитические соотношения, демонстрирующие взаимное влияние комплексного ангармонизма и звуковых волн в континуальной среде. Определена связь детерминанта устойчивости с акустикой.

Черепанов Г.П. «Нелинейная аэродинамика гиперзвуковых скоростей в терминах инвариантных интегралов: некоторые точные автомодельные решения для реактивных самолетов и снарядов» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 23, № 6, с. 102-110 (2020)

Гиперзвуковыми называют течения газа, вызванные движением реактивных самолетов и снарядов со скоростями, число Маха которых больше 6. Эти течения представляют большой интерес для науки, промышленности и военного дела 21 века. Выведено основное дифференциальное уравнение газовой динамики для течений с любым числом Маха для установившихся, безвихревых, адиабатических, гомотропных течений, исходя из инвариантных интегралов газовой динамики. Для течений окологиперзвуковых самолетов и снарядов это нелинейные дифференциальные уравнения в частных производных второго порядка. Аналогично трансзвуковой газовой динамике нелинейность гиперзвуковой газовой динамики обусловлена малой величиной коэффициента перед старшей производной. Эта нелинейность ранее игнорировалась. Несколько точных автомодельных решений нелинейной гиперзвуковой динамики газа даны для обтекания семейства тонких тел, включая клин и конус. Показано, что военные применения гиперзвуковой авиации и гиперзвуковых снарядов малоэффективны.

Андреев А.Ф., Балега Ю.Ю., Гапонов-Грехов А.В., Денисов Г.Г., Зелёный Л.М., Кочаровский Вл.В., Литвак А.Г., Мареев Е.А., Сергеев А.М., Сюняев Р.А., Трюмпер И.Э., Черепащук А.М. «Владимир Васильевич Железняков (к 90-летию со дня рождения)» Успехи физических наук, 191, № 2, с. 221-222 (2021)

Черепащук А.М. «Университетская астрономия: наблюдения рентгеновских двойных систем на Кавказской горной обсерватории и Крымской станции ГАИШ МГУ» Земля и Вселенная, № 4, с. 5-21 (2020)

Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга (ГАИШ МГУ) – уникальный учебно-научный центр, где подготовка астрономических кадров ведется параллельно с научно-исследовательской деятельностью. За 788 лет существования ГАИШ обзавелся солидной базой для выполнения научных астрономических наблюдений и проведения студенческой практики. К концу 1980-х гг. ГАИШ располагал тремя астрономическими обсерваториями: в Крыму, Узбекистане и Казахстане. Однако в связи с распадом СССР, в 1993–1994 гг. ГАИШ потерял две высокогорные обсерватории, распложенные в Узбекистане (гора Майданак) и Казахстане (в горах Тянь-Шаня близ г. Алма-Аты). Крымскую станцию нам удалось сохранить для ГАИШ, а после исторического воссоединения Крыма с Россией эта наблюдательная база стала полноправной российской обсерваторией. Потеря двух высокогорных обсерваторий отбросила Институт на уровень 1960-х гг. – по степени оснащения астрономическими наблюдательными средствами. Поэтому руководство ГАИШ при поддержке ректора МГУ академика В.А. Садовничего предприняло большие усилия по реализации строительства новой собственной высокогорной обсерватории на российской территории.

Джабраилов Т.А., Щукарев И.А., Аль-Месри А.С.А., Черненькая Е.В. «Бесконтактный ультразвуковой контроль препрегов углепластика для авиационных применений при изготовлении компоновки» Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 23, № 1, с. 48-54 (2021)

Исследована возможность проверки ламинатов препрегов, ламинатов, армированных углеродными волокнами (CFRP), в процессе изготовления слоев. Сначала определяются ультразвуковые свойства неотвержденного материала, эта информация используется для разработки системы контроля, которая проверяется при изготовлении ламинатов с количеством слоев до 30, с использованием различных схем уплотнения и включением некоторых тефлоновых вставок для имитации наличия расслоений. В статье показано, что для данного выбора параметров (чувствительность преобразователей, центральная частота и конфигурация пресс-формы) возможен контроль, открывающий новую область применения ультразвуковых методов с воздушной связью. Ключевые слова: ламинаты препрегов, композитные материалы, тефлоновые вставки, схемы уплотнения, ультразвуковые методы, авиационная промышленность, термоактивные полимеры, стадия автоклава, неотвержденная стадия.

Подгрудков Д.А., Бонвеч Е.А., Вайман И.А., Чернов Д.В., Астапов И.И., Безъязыков П.А., Бланк М., Бородин А.Н., Брюкнер М., Буднев Н.М., Булан А.В., Вайдянатан А., Вишневский Р., Волчугов П.А., Воронин Д.М., Гафаров А.Р., Гресс О.А., Гресс Т.И., Гришин О.Г., Гармаш А.Ю., Гребенюк В.М., Гринюк А.В., Дячок А.Н., Журов Д.П., Загородников А.В., Иванова А.Л., Калмыков Н.Н., Киндин В.В., Кирюхин С.Н., Кокоулин Р.Л., Компаниец К.Г., Коростелева Е.Е., Кожин В.А., Кравченко Е.А., Крюков А.П., Кузьмичев Л.А., Кьявасса А., Лаврова М., Лагутин А.А., Лемешев Ю.Е., Лубсандоржиев Б.К., Лубсандоржиев Н.Б., Миргазов Р.Р., Мирзоян Р., Монхоев Р.Д., Осипова Е.А., Пахоруков А.Л., Пан А., Панасюк М.И., Паньков Л.В., Петрухин А.А., Полещук В.А., Попеску М., Попова Е.Г., Порелли А., Постников Е.Б., Просин В.В., Птускин В.С., Пушнин А.А., Райкин Р.И., Рубцов Г.И., Рябов Е.В., Сагань Я.И., Самолига В.С., Силаев А.А., Силаев А.А.(мл.), Сидоренков А.Ю., Скурихин А.В., Слунечка М., Соколов А.В., Свешникова Л.Г., Суворкин Я.В., Таболенко В.А., Танаев А.В., Таращанский Б.А., Терновой М.Ю., Ткачев Л.Г., Тлужиконт М., Ушаков Н.А., Хорнс Д., Яшин И.В. «Первые результаты работы прототипа широкоугольного телескопа SIT в составе астрофизического комплекса TAIGA» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 4, с. 541-544 (2021)

Прототип малого широкоугольного телескопа был установлен в Тункинской долине в составе установки TAIGA в сентябре 2019 г. За прошедшие 8 сеансов наблюдений были собраны данные по работе установки, проведена проверка режимов работы систем телескопа, работа триггерной системы и системы сопряжения с комплексом TAIGA. Представлены первые результаты анализа данных о работе прототипа телескопа.

Лагута М.В., Вареникова А.Ю., Чернов Н.Н. «Применение метода замещения для восстановления распределения коэффициента нелинейности биотканей на основе измерения вторичного поля прошедшего акустического излучения» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 33-39 (2019)

Известно, что ультразвуковые методы визуализации внутренних структур биологических объектов являются более безопасными по сравнению с рентгеновской и магнитно-резонансной томографией и характеризуются меньшим количеством ограничений для проведения исследования. Однако существенным недостатком таких методов является не-достаточно высокая разрешающая способность. Это объясняется тем, что большинство существующих ультразвуковых диагностических систем основаны на законах линейной акустики. Одним из перспективных направлений исследований является разработка методов визуализации внутренних структур биологических объектов и определения размеров и границ неоднородностей на основе нелинейного взаимодействия акустического поля с биотканями. В работе рассмотрен способ повышения точности процесса локализации неоднородности в биообъекте. Для решения поставленной задачи используется метод замещения, основанный на вычислении отношения распределения амплитуды давления вторичного поля акустического волны, прошедшей через биологический объект, имеющий патологические включения к давлению вторичного поля волны, прошедшей через однородную среду с известными нелинейными характеристиками. В статье представлено выражение, описывающее распределение акустического давления поля вторичных источников, на основе которого были выполнены расчеты. Для проведения математического моделирования использовалась модель биообъекта состоящего из мышечной ткани и патологических включений (миомы). В рамках выполненного исследования вычислено отношение изменения давления вторичного поля для данной модели и однородной эталонной среды с известными характеристиками. Полученные данные представлены в виде контурных графиков, отражающих расположение неоднородности. Результаты расчетов показали большую эффективность использования метода замещения для процесса определения местоположения неоднородных включений в модели биообъекта по сравнению с методами визуализации, основанными на восстановлении распределения давления вторичного акустического поля. Показано, что использование метода замещения позволяет более точно определить границы неоднородностей. Поэтому метод замещения может быть использован для получения проекционных данных и восстановления распределения акустического нелинейного пара-метра в плоском срезе биологического объекта.

Лагута М.В., Вареникова А.Ю., Чернов Н.Н. «К вопросу выбора параметров акустического сигнала для визуализации структуры биологических тканей на основе нелинейного взаимодействия акустических волн» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 40-46 (2019)

Рассматривается выбор оптимальных параметров акустической волны для ультразвуковой визуализации на основе нелинейных эффектов ее взаимодействия с биологическими тканями. Рассчитаны изменения давления второй гармоники при раз-личных значениях частоты и давления первой гармоники. В качестве модели рассматривалась среда, состоящая из следующих биотканей: жировая ткань, мышечная ткань, цельная печень, кровь, патологическая ткань (миома). Для жировой и мышечной тканей проведен расчет изменения расстояния разрыва акустической волны при различных параметрах зондирующего импульса основной частоты. Расчет значений расстояний разрыва выполнялся с целью определения наиболее оптимального соотношения начальных характеристик ультразвуковой волны и уровня второй гармоники акустического сигнала, позволяющего визуализировать распределение акустического нелинейного параметра.

Чернов С.В. «Ограничения параметров черной дыры и плазмы в окрестности источника Стрелец A*» Астрономический журнал, 98, № 2, с. 132-148 (2021)

Получены оценки параметров аккреционных потоков плазмы и центральной черной дыры путем сравнения численных расчетов МГД моделей с наблюдениями для центра нашей Галактики Стрелец A* в радиодиапазоне. Аккреционный поток моделировался как распределение торообразной двухтемпературной электрон-протонной плазмы. Предполагается, что протоны нагреваются за счет эффектов вязкой диссипации, а электроны теряют энергию за счет синхротронного излучения. Считается, что кулоновские взаимодействия между протонами и электронами неэффективны. Из сравнения с наблюдениями спектральной плотности потока излучения и поляризации (линейной и круговой) для сверхмассивной черной дыры в источнике Стрелец A* были получены следующие ограничения: параметр вращения (спин) черной дыры равен α≈0.6, температура электронов составляет долю T_p/3<T_e< T_p от температуры протонов, наблюдатель расположен под углом i≈50° к оси вращения черной дыры, темп аккреции много меньше эддингтоновского предела M∼10^–8–10^–10M_Edd. Ограничения на магнитное поле получить не удалось из-за маленькой выборки по параметру плазмы β=2p_gas/p_mag.

Степанова Л.Н., Чернова В.В., Милосердова М.А. «Акустико-эмиссионный контроль процесса разрушения образцов и кессона крыла из углепластика от ударных нагрузок» Контроль. Диагностика, 23, № 9, с. 4-11 (2020)

Образцы подвергали ударным нагрузкам, которые наносили по их центру грузом в виде тупого наконечника массой 0,53 кг. Грузы сбрасывали с высоты 0,3; 0,5; 1,0 м на образцы. На верхнюю поверхность кессона крыла из углепластика также наносили ударное повреждение энергией 15 Дж. Методом акустической эмиссии (АЭ) осуществляли регистрацию сигналов с датчиков пьезоантенны, установленных на образцах и кессоне крыла, как в процессе соударения груза с исследуемым объектом, так и при отскоках. Выполнялась локация областей, где наносились удары, и анализировались параметры сигналов АЭ. Определялось влияние типа укладки монослоев на процесс образования трещин в материале образцов, возникающих при различной энергии ударных нагрузок. Проведены исследования трех групп образцов из углепластика Т 700 и кессона крыла композиционного самолета. Образцы с укладками монослоев 0; 90; –45

Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И., Рамазанов И.С., Чернова В.В., Кузнецов А.Б. «Локация сигналов акустической эмиссии в образцах из дюралюминия и углепластика с использованием антенны, состоящей из волоконно-оптических датчиков и пьезопреобразователей» Контроль. Диагностика, 24, № 2, с. 18-29 (2021)

Рассматриваются вопросы локации сигналов акустической эмиссии (АЭ) при работе с различными имитаторами (Су–Нильсена, электронным имитатором, металлическими шариками диаметром от 0,5 до 1,5 мм, сбрасываемых с различной высоты). Анализируется локация сигналов при работе с встроенным электронным имитатором, который генерировал сигналы с частотой 1 Гц и антенной, состоящей из двух волоконно-оптических датчиков (ВОД) Фабри–Перо и двух пьезопреобразователей, установленной на образцы из дюралюминия и углепластика Т800. Проведены испытания образца из углепластика с указанной антенной при его установке в вибростенде ВЭДС-10. Сигналы АЭ регистрировали антенной при частоте вибрации 20–50 Гц в диапазоне ускорений 0,3–0,8g. Определено влияние временного дрейфа, зарегистрированного пьезопреобразователями, на результаты измерения. Установлено, что волоконно-оптическими датчиками ВОД временной дрейф не зарегистрирован, однако их чувствительность меньше чувствительности пьезопреобразователей более чем в 14 раз.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «Об использовании методов Лагранжевой механики для анализа баланса энергии в вихревых течениях сжимаемого газа» Акустический журнал, 67, № 1, с. 98-106 (2021)

Предложено описание динамики возмущений течений сжимаемого идеального газа в рамках формализма лагранжевой механики. Ключевым моментом является выбор обобщенных координат, которые наиболее естественно описывают динамику системы. Предложенный в работе выбор основных переменных позволяет свести соответствующие уравнения Лагранжа к уравнению для поля смещения и конвективному волновому уравнению для скалярного потенциала. Предложенный подход позволяет записать уравнение баланса акустической энергии через первые вариации возмущений для течений с ненулевой завихренностью. Полученные результаты могут быть использованы для энергетического анализа звукового излучения для течений с локализованными вихрями, струйных течений и течений в каналах. Ключевые слова: лагранжевый формализм, течение сжимаемого газа, поле смещений, уравнение локального баланса энергии. DOI: 10.31857/S0320791921010019

Баранов С.А., Киселев А.Ф., Курячий А.П., Сбоев Д.С., Толкачев С.Н., Чернышев С.Л. «Управление поперечным течением в трехмерном пограничном слое с помощью многоразрядной актуаторной системы» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 67-79 (2021)

В аэродинамической трубе выполнены эксперименты по управлению течением в трехмерном пограничном слое с помощью многоразрядной актуаторной системы. Пограничный слой создавался на стреловидной пластине с индуцированным продольным отрицательным градиентом давления. В актуаторной системе использовался приповерхностный барьерный разряд для создания однонаправленного объемного силового воздействия над протяженным участком поверхности пластины. Подтверждена возможность существенного уменьшения скорости поперечного течения и ослабления интенсивности стационарных вихрей его неустойчивости при воздействии актуаторной системы.

Абрамов А.А., Абрамов Ф.А., Бутковский А.В., Чернышёв С.Л. «Эффект снижения вязкого трения путем блокирования диссипации» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 25-32 (2020)

Рассмотрена стационарная задача Куэтта о течении между двумя плоскопараллельными пластинами конечной толщины. Рассматриваются жидкости, у которых вязкость уменьшается с увеличением температуры. Показано, что в практически важном случае малых расстояний между пластинами может нарушаться условие изотермичности поперек пластин. Это приводит к возможности использовать диссипацию для нагрева жидкости и, как следствие, к существенному снижению трения без дополнительного подвода энергии.

Чернышов Д.О., Догель В.А., Ивлев А.В. «Распространение космических лучей в гало галактики с учетом возбужденных ими волн» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 4, с. 501-503 (2021)

Представлена самосогласованная модель галактического гало космических лучей. Демонстрируется, что размер гало зависит от энергии космических лучей, однако в пределе больших энергий данная модель переходит в модель гало с фиксированной высотой, причем высота гало определяется параметрами газа.

Панеш О.А., Читао С.И., Чернявская И.В. «Влияние музыки на рост и развитие растений» Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки, № 4, с. 43-48 (2020)

В исследованиях, проведенных еще в прошлом веке в России и за рубежом, доказана способность ряда видов высших растений реагировать на внешнее воздействие – раздражитель генерацией электрических импульсов (электрических сигналов). Всего их три типа: потенциалы действия, вариабельный и микроритмы. Электрические сигналы у растений возникают вследствие деполяризации мембраны клеток, которая происходит так же, как при генерации электрического сигнала в нерве, только вместо ионов натрия в качестве деполяризующего иона у высших растений выступают ионы хлора. Проведенные исследования по влиянию музыки на рост и развитие перца овощного подтвердили способность высших растений перестраивать жизненно важные функции в зависимости от частоты звука.

Александров А.Б., Багуля А.В., Волков А.Е., Гиппиус А.А., Гончарова Л.А., Горбунов С.А., Грачёв В.М., Калинина Г.В., Коновалова Н.С., Окатьева Н.М., Павлова Т.А., Полухина Н.Г., Старков Н.И., Со Тан Найнг, Чернявский М.М., Щедрина Т.В. «Аномалия зарядового спектра ядер галактических космических лучей в оливинах как свидетельство радиационной истории метеоритов» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 46, № 12, с. 27-32 (2020)

Представлен новый дополнительный аспект анализа данных эксперимента ОЛИМПИЯ по поиску ядер тяжелых компонент космических лучей в кристаллах оливина из железо-каменных метеоритов. Обнаружены две группы кристаллов с отличающимся зарядовым спектром зарегистрированных ядер. Обсуждаются возможные причины этого явления и его влияние на итоговый спектр.

Четверушкин Б.Н., Аптекарев А.И. «Памяти Николая Николаевича Калиткина» Математическое моделирование, 33, № 2, с. 141-142 (2021)

Четверушкин Б.Н., Борисов В.Е., Давыдов А.А., Луцкий А.Е., Ханхасаева Я.В. «Моделирование тепловых потоков при обтекании баллистической модели на основе гиперболической квазигазодинамической системы» Математическое моделирование, 33, № 2, с. 41-54 (2021)

На основе компактного варианта гиперболической системы квазигазодинамических уравнений проведено численное моделирование сверхзвукового обтекания баллистической модели (HB-2) вязким теплопроводным газом для различных углов атаки α=0,8,16° и температурных факторов поверхности модели. Исследованы трехмерные аспекты течения и зависимость теплового потока от угла атаки и температуры стенки. Наличие угла атаки приводит к образованию двух продольных вихрей на подветренной стороне модели у плоскости симметрии. Эти области отрыва существенно влияют на распределение теплового потока на подветренной поверхности.

Чечина А.А., Чурбанова Н.Г., Трапезникова М.А. «Сравнение воспроизведения пространственно-временных структур транспортных потоков при использовании различных способов осреднения данных» Математическое моделирование, 33, № 1, с. 25-35 (2021)

Работа посвящена апробации созданной авторами двумерной микроскопической модели движения автотранспорта на основе теории клеточных автоматов (СА) на тестовых задачах, приведенных в литературе. Проведено сравнение полученных пространственно-временных структур распределения скоростей транспортного потока с экспериментальными данными. Теоретически обоснован и проверен при помощи численного эксперимента выбор оптимального способа осреднения для более адекватного отражения результатов. Представленные результаты подтверждают, что предложенная СА-модель адекватно воспроизводит паттерны, наблюдаемые на диаграммах скоростей реальных транспортных потоков, а также обеспечивает большее сходство с экспериментальными данными по сравнению с другими приведенными моделями.

Оуян Ди-хуа, Чжан Цянь-тао, Го Сань-сюэ «Определение формы пузырька, образующегося при подводном горении пиротехнической смеси» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 12-18 (2021)

При помощи программного обеспечения AutoCAD определены формы пузырьков, образующихся при подводном горении пиротехнических смесей. Для валидации метода проведено сравнение полученных при его помощи результатов с результатами, определенными двумя другими методами. Во-первых, выполнено сравнение периметра и площади монеты достоинством в один юань и двенадцатиугольника, вычисленных по геометрическим формулам и посредством методики AutoCAD. Во-вторых, периметры и площади пузырьков были вычислены на основе AutoCAD и методом, известным из литературы. Результаты сравнений показывают, что площади и периметры, рассчитанные различными методами, хорошо согласуются друг с другом. Таким образом, методика AutoCAD открывает новые возможности для определения формы пузырьков.

Чживэй Ян, Юэцзинь Чжу «Численное исследование взаимодействия слабой плоской ударной волны с эллиптическим пузырьком легкого газа» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 80-89 (2021)

Приведены результаты численного исследования взаимодействия слабой плоской ударной волны с эллиптическим пузырьком легкого газа, полученные при помощи разностной схемы высокого разрешения. Исследовано влияние на процесс свойств конкретного легкого газа, наполняющего пузырек (гелия и неона). Обнаружено, что благодаря своей меньшей плотности пузырек гелия сжимается легче, чем неоновый пузырек, и может быть расщеплен на две части – верхнюю и нижнюю – вторгающейся внутрь струйкой воздуха, чего не происходит в случае пузырька неона. Площадь пузырька гелия убывает на стадиях сжатия при прохождении падающей и отраженной ударных волн и возрастает на стадиях разрежения за прошедшими ударными волнами. В то же время площадь пузырька неона убывает на всех четырех стадиях процесса, что связано, в основном, с тем, что средняя интенсивность завихренности возрастает с уменьшением плотности газа. Исследованы также факторы, влияющие на эволюцию завихренности, и обнаружено, что в уравнении, описывающем эволюцию завихренности, слагаемое, ответственное за сжатие газа, оказывает более сильное влияние на эту эволюцию, чем два других слагаемых. Это справедливо для пузырьков и гелия, и неона; однако, в стадии расширения после прохождения падающей ударной волны влияние вязкости в случае неонового пузырька оказывается сильнее, чем бароклинный эффект.

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).

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.

Чикуров Н.Г. «Численное решение жестких систем обыкновенных дифференциальных уравнений с помощью приведения их к форме Шеннона» Математическое моделирование, 33, № 1, с. 36-52 (2021)

Рассматривается новый численный метод решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) с помощью приведения их к уравнениям Шеннона. Чтобы преобразовать дифференциальные уравнения, заданные в нормальной форме Коши, к уравнениям Шеннона, достаточно произвести простую замену переменных. Нелинейные системы ОДУ линеаризуются. Кусочно-линейная аппроксимация правых частей уравнений Шеннона не требует вычислений матрицы Якоби и обеспечивает высокую точность решения дифференциальных уравнений, включая жесткие дифференциальные уравнения.

Гораджанов В.С., Топтун В.А., Золотухин И.Ю., Катков И.Ю., Чилингарян И.В. «Поиск и открытие черных дыр промежуточных масс при помощи крупных наземных и космических обсерваторий и данных виртуальной обсерватории» Земля и Вселенная, № 5, с. 5-14 (2020)

DOI: https://doi.org/10.7868/S00443948

Ковыляева А.А., Барбашина Н.С., Гетманов В.Г., Дмитриева А.Н., Добровольский М.Н., Мишутина Ю.Н., Соловьев А.А., Чинкин В.Е., Шутенко В.В., Яковлева Е.И., Яшин И.И. «Исследование Форбуш-эффектов во время мощных солнечных вспышек по данным мюонного годоскопа УРАГАН» Известия РАН. Серия физическая, 85, № 4, с. 605-608 (2021)

По данным мюонного годоскопа УРАГАН изучены Форбуш-эффекты, вызванные мощными солнечными вспышками X-класса, за период с 2007 по 2019 гг. Мюонный годоскоп УРАГАН регистрирует поток мюонов космических лучей на поверхности Земли одновременно с различных направлений. Это позволяет изучать энергетические, угловые и пространственно-временные характеристики вариаций потока мюонов космических лучей при Форбуш-эффектах. Проанализирована связь полученных характеристик Форбуш-эффектов с параметрами гелиосферных и геомагнитных возмущений.

Макаров П.В., Смолин И.Ю., Хон Ю.А., Еремин М.О., Бакеев Р.А., Перышкин А.Ю., Зимина В.А., Чирков А., Казакбаева А.А., Ахметов А.Ж. «Автосолитонная концепция сейсмического процесса. Часть 2. Численные исследования генерации и распространения медленных деформационных автосолитонных возмущений» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 24, № 1, с. 18-36 (2021)

В рамках автосолитонной концепции сейсмического процесса показано, что его полной математической моделью как процесса деформирования и разрушения нагружаемой геосреды являются динамические уравнения механики деформируемого твердого тела вместе со специфическими определяющими уравнениями, описывающими реологию геосреды. Эти уравнения описывают как обычную эволюцию напряженно-деформированного состояния, обусловленную распространением волн напряжений со скоростями звука, определяемыми спецификой определяющих уравнений, так и медленную динамику нагружаемой прочной среды. Численно изучены особенности генерации деформационных автосолитонов, структура фронтов и особенности распространения внутриразломных и межразломных деформационных возмущений. Выполнено численное моделирование медленных деформационных возмущений в элементах реальных геосред.

Сухинов А.И., Белова Ю.В., Чистяков А.Е. «Моделирование биогеохимических циклов в прибрежных системах Юга России» Математическое моделирование, 33, № 3, с. 20-38 (2021)

Работа посвящена разработке и исследованию математической модели биогеохимических процессов, происходящих в прибрежных системах Юга России, позволяющей повысить точность прогнозирования динамики фитопланктонных популяций с учетом влияния солености и температуры на их развитие и трансформацию форм фосфора, азота и кремния. Проведено исследование непрерывной модели, выполнена линеаризация нелинейных функций источников и получены достаточные условия единственности решений взаимосвязанных по начальным и конечным условиям цепочек начально-краевых задач, сформулирована теорема. Построены разностные схемы, базирующиеся на усовершенствованной дискретизации адвективных членов линеаризованных начально-краевых задач на пространственной сетке, на основе линейных комбинаций схем типа «кабаре» и центрально-разностных. Данные схемы имеют лучшую точность, повышенный запас устойчивости и применимы в большем диапазоне сеточных чисел Пекле по сравнению с традиционными разностными схемами. Получены начальные условия и уточненные параметры системы уравнений, по гидрографическим картам восстановлены поля солености и температуры для Азовского моря, обладающие достаточной степенью гладкости. Разработан программный комплекс и проведен численный эксперимент по диагностическому и прогностическому моделированию биогеохимических процессов в Азовском море в летнее время в условиях современного осолонения. Результаты моделирования согласуются с имеющимися данными наблюдений.

Панеш О.А., Читао С.И., Чернявская И.В. «Влияние музыки на рост и развитие растений» Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 4: Естественно-математические и технические науки, № 4, с. 43-48 (2020)

В исследованиях, проведенных еще в прошлом веке в России и за рубежом, доказана способность ряда видов высших растений реагировать на внешнее воздействие – раздражитель генерацией электрических импульсов (электрических сигналов). Всего их три типа: потенциалы действия, вариабельный и микроритмы. Электрические сигналы у растений возникают вследствие деполяризации мембраны клеток, которая происходит так же, как при генерации электрического сигнала в нерве, только вместо ионов натрия в качестве деполяризующего иона у высших растений выступают ионы хлора. Проведенные исследования по влиянию музыки на рост и развитие перца овощного подтвердили способность высших растений перестраивать жизненно важные функции в зависимости от частоты звука.

Пивнев П.П., Лукьянченко А.А., Чоп Д.А., Орлова Л.Г. «Параметрический гидролокатор траверзного обзора для обнаружения и мониторинга рыбных скоплений на мелководье» Известия Южного федерального университета. Технические науки, № 8, с. 11-21 (2019)

В настоящее время положение дел по промыслу биологических ресурсов Мирового океана кардинально меняется. Работы связанные с экологическим мониторингом морских акваторий проводятся на федеральном, региональном, территориальном и локальном уровнях. Основной целью мониторинга состояния акваторий водоемов, является обеспечение компетентных органов и природопользователей информацией о количественном и видовом составе обитающих организмов, а также информационная поддержка процедур принятия решений в области природоохранной деятельности и экологической безопасности. Систематическое обобщение информации о Мировом океане, биологических явлениях в совокупности знаний, необходимы для понимания распределения, численности и наличия рыб. Для того, чтобы не подорвать биологические запасы гидробионтов Мирового океана необходимо регулярно проводить наблюдение и научно-исследовательскую работу по количественному учету биологических ресурсов, регулировать квоты на вылов рыбы и моллюсков. В связи со сложностью учета биологических ресурсов в мелководных районах Мирового океана при помощи ныне существующих приборов, рассмотрены вопросы связанные с разработкой и исследованием гидролокатора траверзного обзора для мониторинга морских гидробионтов на мелководье, поскольку данная тема является актуальной, и остро стал вопрос о сохранении биологического разнообразия водоемов. Технология траверзного обзора с применением гидролокатора характеризуется высокой степенью автоматизации, информативностью, оперативностью исследований и низкими трудозатратами по сравнению с традиционными способами, основанными на использовании тралов, волокуш. Также необходимо отметить, что, благодаря использованию данного метода не происходит травмирования обитателей водоемов, поскольку зачастую травмированные гидробионты погибают. В гидролокаторе траверзного обзора в параметрическом режиме формируется «безлепестковая» узконаправленная диаграмма направленности в вертикальной плоскости, что позволяет увеличить дальность действия до 700 метров и более. А в горизонтальной плоскости для увеличения эхоконтакта и производительности поиска формируется широкая диаграмма направленности (30–40°) за счет использованием нескольких антенн накачки установленных под определенным углом относительно друг друга. Разработка и дальнейшее применение вышеуказанного гидроакустического прибора позволит создать своего рода базу данных с информацией о территориальном распределении рыбных скоплений в мелководных районах. Однако для практической реализации и создания таких сложных технических устройств требуется проведение целого комплекса прикладных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Грандиозность всего, что связано с представлением человека об океане, послужила основанием для широкого распространенного мнения о неограниченности и неистощимости ресурсов Мирового океана. Однако это мнение неправомочно в отношении биологических ресурсов. Об этом свидетельствуют признаки истощения запасов рыб и других объектов промысла в нерационально облавливаемых районах океана.

Русляков Д.В., Чукарин А.Н. «Экспериментальные исследования уровней шума гаммы деревообрабатывающих сверлильных станков» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 2, с. 622-626 (2021)

Приведены результаты экспериментальных исследований уровня звукового давления деревообрабатывающих сверлильных станков, в результате чего были выявлены закономерности формирования спектров шума на рабочих местах операторов, а также раскрыто влияние количества шпинделей, породы древесины и режимов сверления на звуковое давление.

Русляков Д.В., Мотренко Д.В., Чукарин А.Н. «Особенности виброакустической динамики шпиндельных бабок гаммы многошпиндельных и фрезерно-пазовальных деревообрабатывающих станков» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 7, с. 91-98 (2020)

Шпиндельные бабки имеют цилиндрическую форму и поэтому их виброакустические характеристики представляющих собой совокупность прямоугольных пластин у станков. В данной статье рассматриваются теоретические зависимости, которые на этапе проектирования помогают определить октавные уровни звукового давления шпиндельных станков.

Мелконян А.Л., Николаев Д.А., Чуклин М.В. «Расчет параметров вынужденных установившихся колебаний трубопровода» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 1, с. 51-59 (2021)

Для расчета параметров вибрации трубопроводов (амплитуды смещений, внутренних усилий и опорных реакций) разработаны модель, алгоритм и программа. Модель – квазиодномерная конечноэлементная система. Алгоритм расчета построен на базе метода парциальных откликов в его дискретном варианте. Выведены формулы для парциальных откликов и парциальных параметров, необходимые при реализации предложенного алгоритма. Влияние протекающей жидкости учтено приложением дополнительной инерционной нагрузки, которая, в свою очередь, учитывается коррекцией и модификацией инерционно-жесткостных характеристик модели трубопровода. В качестве примера рассмотрена задача о вибрации прямого трубопровода постоянного поперечного сечения, опирающегося на две опоры. Выполнено исследование влияния составляющих инерционной нагрузки на параметры вибрации, значения собственных частот и величину критической скорости жидкости. Оценена сходимость процесса в случае необходимости применения метода последовательных приближений. Ключевые слова: установившиеся колебания, квазиодномерная модель, коррекция и модификация, инерционно-жесткостные характеристики, парциальные отклики, последовательные приближения.

Чечина А.А., Чурбанова Н.Г., Трапезникова М.А. «Сравнение воспроизведения пространственно-временных структур транспортных потоков при использовании различных способов осреднения данных» Математическое моделирование, 33, № 1, с. 25-35 (2021)

Работа посвящена апробации созданной авторами двумерной микроскопической модели движения автотранспорта на основе теории клеточных автоматов (СА) на тестовых задачах, приведенных в литературе. Проведено сравнение полученных пространственно-временных структур распределения скоростей транспортного потока с экспериментальными данными. Теоретически обоснован и проверен при помощи численного эксперимента выбор оптимального способа осреднения для более адекватного отражения результатов. Представленные результаты подтверждают, что предложенная СА-модель адекватно воспроизводит паттерны, наблюдаемые на диаграммах скоростей реальных транспортных потоков, а также обеспечивает большее сходство с экспериментальными данными по сравнению с другими приведенными моделями.

Чуркин А.А., Капустин В.В., Лозовский И.Н., Жостков Р.А. «Исследование влияния параметров системы "свая–грунт" на динамические атрибуты акустического сигнала с использованием численного моделирования» Известия Томского политехнического университета, 329, № 3, с. 129-140 (2018)

Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности применения неразрушающих методов контроля качества свайных фундаментов. Основные направления исследований в данной области сосредоточены на изучении возможностей и ограничений существующих методик контроля и разработке новых, позволяющих получить дополнительные сведения о техническом состоянии конструкций. Надежная оценка сплошности и несущей способности свай, выполненная до ввода фундамента в эксплуатацию, минимизирует последующие риски капитальных затрат на устранение аварийных последствий. Распространенные геофизические методики контроля качества фундаментов предназначены для изучения состояния материала конструкций. Описанная в публикации модификация сейсмоакустического метода предлагает использовать дополнительную информацию, извлекаемую из акустических сигналов, для сравнительной оценки контактных условий свай. Это позволяет выполнить требования ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями» по выбору характерных мест для проведения статических испытаний, повысить прогностическую эффективность комплекса полевых испытаний в капитальном строительстве. Цель: изучение изменений динамических атрибутов сигналов, зарегистрированных сейсмоакустическим методом, в зависимости от параметров системы «свая–грунт». Объекты: железобетонные сваи и другие фундаменты глубокого заложения. Методы: поверхностный сейсмоакустический метод; атрибутный анализ акустических сигналов; численное моделирование процессов распространения упругих волн. Результаты. Предложена методика сравнительной оценки контактных условий сваи с вмещающим грунтом, основанная на анализе сигналов сейсмоакустического метода с использованием динамических атрибутов нормированной площади спектра и средневзвешенной частоты. Составлено девять серий численных моделей, описывающих характерные системы «свая–грунт». Выполнено трехмерное численное моделирование, для полученных синтетических сигналов рассчитаны атрибуты и построены атрибутные диаграммы. Сделаны выводы о влиянии изменений параметров системы «свая–грунт» на поведение динамических атрибутов отклика.

Чуркин А.А., Капустин В.В., Лозовский И.Н., Жостков Р.А. «Исследование влияния параметров системы "свая–грунт" на динамические атрибуты акустического сигнала с использованием численного моделирования» Известия Томского политехнического университета, 332, № 1, с. 129-140 (2021)

Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения эффективности применения неразрушающих методов контроля качества свайных фундаментов. Основные направления исследований в данной области сосредоточены на изучении возможностей и ограничений существующих методик контроля и разработке новых, позволяющих получить дополнительные сведения о техническом состоянии конструкций. Надежная оценка сплошности и несущей способности свай, выполненная до ввода фундамента в эксплуатацию, минимизирует последующие риски капитальных затрат на устранение аварийных последствий. Распространенные геофизические методики контроля качества фундаментов предназначены для изучения состояния материала конструкций. Описанная в публикации модификация сейсмоакустического метода предлагает использовать дополнительную информацию, извлекаемую из акустических сигналов, для сравнительной оценки контактных условий свай. Это позволяет выполнить требования ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями» по выбору характерных мест для проведения статических испытаний, повысить прогностическую эффективность комплекса полевых испытаний в капитальном строительстве. Цель: изучение изменений динамических атрибутов сигналов, зарегистрированных сейсмоакустическим методом, в зависимости от параметров системы «свая–грунт». Объекты: железобетонные сваи и другие фундаменты глубокого заложения. Методы: поверхностный сейсмоакустический метод; атрибутный анализ акустических сигналов; численное моделирование процессов распространения упругих волн. Результаты. Предложена методика сравнительной оценки контактных условий сваи с вмещающим грунтом, основанная на анализе сигналов сейсмоакустического метода с использованием динамических атрибутов нормированной площади спектра и средневзвешенной частоты. Составлено девять серий численных моделей, описывающих характерные системы «свая–грунт». Выполнено трехмерное численное моделирование, для полученных синтетических сигналов рассчитаны атрибуты и построены атрибутные диаграммы. Сделаны выводы о влиянии изменений параметров системы «свая–грунт» на поведение динамических атрибутов отклика.