Чаликов Д. «Двухмерное моделирование трехмерных волн» Океанология, 61, № 6, с. 913-924 (2021)

Предложен приближенный метод прямого моделирования трехмерных поверхностных волн, основанный на полных уравнениях потенциального движения жидкости со свободной поверхностью в криволинейной нестационарной системе координат. Используется разделение потенциала скорости на нелинейную и линейную компоненты. Двухмерные уравнения модели выводятся на основе точного трехмерного уравнения для нелинейной компоненты потенциала скорости, записанного на поверхности. Уравнение содержит первую и вторую вертикальные производные потенциала на поверхности; таким образом, система уравнений оказывается незамкнутой. Анализ результатов точного трехмерного моделирования позволил установить, что первая и вторая производные связаны между собой линейно. Эта связь дает возможность замкнутой двухмерной (поверхностной) формулировки проблемы трехмерных волн. Первая производная потенциала (т.е. вертикальная скорость на поверхности) рассчитывается из уравнения для потенциала скорости на поверхности с помощью итераций. Связь между производными потенциала не вполне точна, поэтому в целом метод является приближенным. Тем не менее, модель достаточно аккуратно воспроизводит эволюцию волнового поля и его основные статистические характеристики. Наиболее очевидным преимуществом модели является ее высокая эффективность: скорость интегрирования двухмерной модели примерно на два порядка превосходит скорость равноценной трехмерной модели. Модель предназначена для быстрого воспроизведения динамики двухмерного волнового поля на основе информации о волновом спектре.

Солдатов А.И., Чан Цзянлэй, Костина М.А., Солдатов А.А., Шупэн Сюй «Ультразвуковая компьютерная томография линейными решетками при теневом контроле» Контроль. Диагностика, 24, № 3, с. 40-49 (2021)

Описана теневая малоракурсная ультразвуковая томография с использованием линейных антенных решеток. Применен гауссов фильтр для улучшения качества томограммы. Исследовано на модели и проверено на экспериментальных данных использование окна с разными параметрами и определен его оптимальный размер. Приведены результаты моделирования для одного и двух отражателей, расположенных в зоне контроля. Определена разрешающая способность системы, состоящей из приемной и излучающей антенных решеток с 16 элементами, которая составила по критерию Рэлея 12 мм при расстоянии между решетками 400 мм, что соответствует 1,7

Чашей И.В., Тюльбашев С.А., Субаев И.А. «Солнечный ветер от максимума до минимума 24 цикла в данных мониторинга межпланетных мерцаний» Астрономический журнал, 99, № 1, с. 48-53 (2022)

Проведено сравнение данных годичных серий мониторинга межпланетных мерцаний, выполненных в максимуме (2015 г.) и минимуме (2019 г.) солнечной активности. Наблюдения проводились на радиотелескопе БСА ФИАН на частоте 111 МГц. Показано, что усредненные по месячным интервалам зависимости уровня мерцаний от времени суток для летних месяцев в минимуме и максимуме оказываются примерно одинаковыми. Для зимних месяцев на фазе спада и в минимуме активности в уровне мерцаний наблюдается годовая периодичность, в максимуме активности периодичность отсутствует. Полученные результаты могут быть объяснены комбинацией циклической динамики глобальной структуры солнечного ветра и изменением в течение года расположения зондируемых в эксперименте областей солнечного ветра.

Федорченко Ю.П., Чащин Г.С., Шорстов В.А. «Разработка быстрого численного метода расчёта распространения акустических возмущений на основе решёточных уравнений Больцмана» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 159-161 (2021)

Представлены результаты исследования возможностей метода решёточных уравнений Больцмана (LBM) определять акустические возмущения на примере задачи из линейной акустики о взаимодействии двумерного монополя и отражающего возмущения круга (sound hard boundary). Эта задача позволила рассмотреть способность численного метода к определению следующих физических явлений: распространение бегущих волн малой амплитуды, дифракция волн с последующей интерференцией падающей и отражённой волн, а также вязкую диссипацию бегущей волны.

Любимов А.Н., Чеглаков И.В. «Нестационарное взаимодействие входных камер и рабочих колёс в стационарных центробежных компрессорах» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 246-247 (2021)

Рассмотрено несколько реальных примеров проектирования входных камер с учётом геометрических ограничений и нестационарного влияния на рабочее колесо. Расчёты взаимного влияния проведены в программе Numeca Fine/Open методом NLH. Определены критерии для проектирования входных камер стационарных ЦК. Показана важность влияния равномерности течения в входной камере на КПД смежных рабочих колес (РК) с разными коэффициентами расхода, показано сравнение влияния исходных и перепроектированных входных камер на течение в РК, сделан вывод о второстепенности критерия снижения коэффициента потерь в входной камере. Показана применимость метода NLH для решения данных задач в промышленном проектировании в сжатые сроки работы над проектом.

Тарасов М.А., Гунбина А.А., Лемзяков С., Фоминский М.Ю., Чекушкин А.М., Якопов Г.В., Вдовин В.Ф., Эдельман В.С. «Матрицы детекторов сверхпроводник-изолятор-нормальный металл-изолятор-сверхпроводник для терагерцовой радиоастрономии» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 47, № 9, с. 10-18 (2021)

Разработаны и исследованы детекторы структуры сверхпроводник-изолятор-нормальный металл-изолятор-сверхпроводник (СИНИС) для применения в космических и наземных радиотелескопах. Разработаны и изготовлены матрицы полуволновых и электрически малых антенн с последовательным и с параллельным соединением элементов для считывания полевыми транзисторами или сверхпроводящими квантовыми интерферометрами (СКВИДами). Впервые разработана и изготовлена конструкция с частотным мультиплексированием каналов, в которой каждый пиксель представляет собой копланарный резонатор, подключенный к общей копланарной линии и считываемый с помощью криогенного СВЧ усилителя. Впервые разработан и изготовлен прототип джозефсоновского параметрического усилителя бегущей волны (ДПУБВ) на основе алюминиевых СИС переходов. Усилитель обеспечивает быстрое считывание по одной коаксиальной линии сотен каналов, устранение шумов со спектром 1/f, снижение тепловой нагрузки на криостат растворения за счет снижения количества подводящих проводов от нескольких сотен до одного коаксиального кабеля.

Чень Болунь, Яковлев А.А., Мошков П.А. «О проблеме шума на местности современных пассажирских самолетов» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 787-793 (2019)

Проектирование современных гражданских самолетов невозможно без учета требований к предельно допустимым уровням по шуму в салоне и на местности. Компоновка силовой установки оказывает существенное влияние на соотношение интенсивности излучения основных источников, как в салоне самолета, так и на местности. Существенные успехи в области снижения шума двигателей определили новые для авиационной акустики направления исследований – это шум обтекания элементов планера, шум, обусловленный аэродинамической интерференцией (например, струя закрылок), а также акустические эффекты в реальных компоновках (рефракция, дифракция). В данной работе рассмотрены основные источники шума самолетов на местности для классической компоновки (двигатели на пилонах под крылом). Представлена структура программного комплекса Аэрошум (ЦАГИ), предназначенного для оценки шума самолетов на местности. На основании доступных публикаций показано влияние компоновки силовой установки на уровни шума самолета на местности, при этом существенного снижения уровней шума на местности можно достигнуть за счет интегральной аэродинамической компоновки типа «летающее крыло». Рассмотрены основные методы снижения шума вентилятора авиадвигателя.

Чумиков А.Е., Чепцов В.С., Манагадзе Н.Г., Манагадзе Г.Г. «Лазерный ионизационный масс-спектрометр ЛАЗМА-ЛР на борту миссий Луна-25 и Луна-27» Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы, 55, № 6, с. 562-574 (2021)

Лазерно-ионизационный времяпролетный масс-спектрометр ЛАЗМА-ЛР в составе комплекса научной аппаратуры (КНА) космических аппаратов Луна-25 и Луна-27 позволяет проводить элементный и изотопный анализ твердых образцов (реголита и пыли) с высокой точностью и высоким пространственным разрешением. Принцип работы прибора заключается в полной атомизации и ионизации вещества лазерным импульсом, разделении ионов при их свободном разлете в зависимости от их массы и заряда и последующей регистрации времени пролета ионов от мишени до детектора. Прибор имеет небольшие габариты (130×206×254 мм), массу (2.8 кг) и рабочее электропотребление (8 Вт). Чувствительность элементного анализа составляет не менее 50 атомов на миллион атомов (ppmA) в одном спектре и 5 ppmA при анализе 100 спектров. Научные данные, полученные с прибором ЛАЗМА-ЛР, могут быть применены для решения широкого круга задач, таких как геологическая характеристика мест посадки космических аппаратов, анализ состава лунной пыли, поиск редкоземельных элементов, самородных металлов и сплавов, определение содержания химически связанной воды в реголите. Выполнение этих задач способствует как изучению фундаментальных вопросов, связанных с определением условий формирования и эволюции Луны, так и решению ряда прикладных проблем ее освоения.

Гнутик А.П., Черезов М.И. «Выбор размеров помещения в акустике малых форм» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 78-88 (2019)

При проектировании малых помещений музыкального назначения архитекторами зачастую игнорируется необходимость выбора размеров помещения, акустически согласованных с ожидаемой реакцией на возбуждение звуками низкочастотного диапазона, поскольку этот аспект проектирования не регламентируется нормативными документами. Однако любое помещение обладает свойствами резонатора и во многом определяет качество прослушивания, поэтому пренебрегать учётом таких свойств нельзя. В лучшем случае, проектировщики в России при выборе размеров помещений руководствуются правилом «золотого сечения» или найденными эмпирическими соотношениями, полученными на основе статистики. В данной работе рассматривается вопрос поведения звукового поля низкочастотных мод применительно к проектированию малых музыкальных помещений. В статье излагается критика современного подхода и предлагается введение критериев акустического качества по выбору размеров помещения в том числе с точки зрения гармонически равномерного распределения низкочастотных мод. На основе этих критериев предлагается введение нового термина «Акустические размеры», а также описывается улучшенный метод подбора акустических размеров помещения. Данный метод реализован в виде компьютерного алгоритма, написанного на языке программирования C#.

Константинов А.П., Трилис А.В., Сухинин С.В., Черемиси А.А. «Термоакустические автоколебания около тонкостенного цилиндра в круглом однородном канале.» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 133-134 (2021)

Актуальность работы обусловлена потребностями создания новых типов горелочных устройств (камер сгорания) или химических реакторов с выделением энергии с управляемыми амплитудами термоакустических автоколебаний потока продуктов реакции в течение всего рабочего периода. Современные задачи проектирования и создания новых типов реакторов и горелочных устройств (камер сгорания) требуют расширения допустимых технологий для автоколебательных режимов работы. В общем случае наряду с задачами разработки и создания систем контроля автоколебаний актуальными являются задачи разработки и создания макро и микроскопических процессов управления химической кинетикой при горении и химических реакциях. Решение указанных задач позволит улучшить технические и эксплуатационные характеристики горелочных устройств и экзотермических реакторов. В настоящей работе впервые проведены экспериментальные исследования и сравнительный анализ термоакустических автоколебаний потока газа около тонкостенного цилиндра (труба Рийке), расположенного в цилиндрическом однородном канале и являющегося моделью проточного химического реактора или горелочного устройства, с автоколебаниями потока газа в отдельной трубе Рийке.

Храмцов И.В., Пальчиковский В.В., Черенкова Е.С., Ершов В.В., Вискова Т.А. «Исследования шума турбулентной дозвуковой струи в заглушенной камере ПНИПУ» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 38-39 (2021)

Несмотря на достигнутые за последние десятилетия успехи в снижении шума самолета, одним из главных его источников по-прежнему является реактивная струя, что обусловлено следующими причинами. Во-первых, шум лопаточных машин снизился настолько, что шум струи даже у двигателей с высокой степенью двухконтурности вносит заметный вклад в общий шум двигателя. Во-вторых, на практике даже для современных пассажирских самолетов часто используют двигатели с низкой степенью двухконтурности, в которых шум реактивной струи является доминирующим в общем шуме силовой установки. Таким образом, исследование шума струи и поиск вариантов его снижения является актуальной задачей. Одним из известных способов снижения шума струи является изменение условий истечения путем изменения геометрии формирующего струю устройства. К таким методам стоит отнести щелевидные (прямоугольные), шевронные, скошенные и гофрированные сопла. Данные методы являются одними из самых эффективных и достаточно простых, так как обычно не требуется дополнительной аппаратуры и их применение не приводит к серьезному увеличению массы авиационного двигателя. Стоит отметить, что используемые на протяжении долгого времени технологии позволяли изготавливать сопла в ограниченном диапазоне относительно форм выходной части. Современный уровень компьютерного моделирования позволяет создавать 3D-модели сопел практически любой геометрии, а активно развивающиеся аддитивные технологии позволяют их изготавливать. В ходе работы с помощью ABS технологий были созданы обычные конические сопла, а также: гофрированные сопла с различным числом лепестков и их высотой; и, дополнительно, шевронное сопло. Исследования проводились в акустической заглушенной камере Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) на струйной установке. Для подачи воздуха в струйной установке используются два последовательно соединенных вентилятора, мощностью 45 кВт каждый. Данный способ позволяет подавать непрерывно воздух в течении длительного времени при практически максимальном расходе, а также имеет минимальное время подготовки к испытаниям. Для снижения собственного шума вентиляторов предусмотрена система глушителей. Для измерения средних параметров скорости модельной струи использовалась трубка Пито–Прандтля. В ходе работы оценивались спектры шума струи в диапазоне углов от 30 до 105°. Полученные результаты показывают, что акустические характеристики струи, истекающей из сопловых насадков, напечатанных на 3D-принтере, совпадают с характеристиками струи, истекающей из цельных металлических сопл той же конфигурации, что подтверждает работоспособность предложенного подхода. Проведенные широкие параметрические исследования шума гофрированных сопловых насадков продемонстрировали, что с увеличением амплитуды гофров при сохранении площади выходного сечения сопла и скорости истечения усиливается эффект снижения шума турбулентной струи. Также с возрастанием числа лепестков гофрированного сопла наблюдается увеличение частотного диапазона снижения шума струи. Проведены исследования положения источников шума с помощью метода бимформинг для струй, истекающих из сопловых насадков различной формы. Полученные результаты по положению источников шума для круглой струи хорошо совпадают с другими авторами. Положения источников шума в струях, истекающих из шевронных и гофрированных сопел, на высоких частотах смещены ближе к срезу сопла по сравнению с круглым соплом, а на низких частотах, наоборот, смещаются дальше от среза сопла. Исследования выполнены на уникальной научной установке «Акустическая заглушенная камера с аэродинамическими источниками шума», регистрационный номер 500617.

Кузнецов В.Б., Чернетенко Ю.А. «Масса астероида (7348) 1993FJ₂₂, определенная динамическим методом» Астрофизический бюллетень, 77, № 1, с. 123-127 (2022)

Выполнено определение массы астероида (7348) динамическим методом, основанным на анализе гравитационных возмущений, оказываемых астероидом (7348) на движение астероида (7562) Kagiroino–Oka. Выбор указанных астероидов обусловлен тем, что 26 марта 1993 г. они сблизились на расстояние около 1060 км. Диаметр астероида (7348) оценивается в 10 км. Координаты больших планет вычислялись по эфемериде DE440, производился также учет возмущений от карликовых планет и от 340 включенных в модель эфемериды малых тел со значениями масс, принятыми в этой эфемериде. Кроме того, учитывались возмущения от астероидов (656) и (1027), имеющих тесные сближения с (7562) на рассматриваемом интервале времени. При анализе орбиты (7562) были использованы данные 2864 оптических наблюдений в промежутке с 1986 по 2021 гг., представленные в каталоге Международного центра малых планет. К этим наблюдениям были добавлены 90 наблюдений космической обсерватории Gaia (DR2) в 2014–2016 гг. В результате решения нормальной системы относительно поправок орбитальных параметров астероида (7562) Kagiroino–Oka и поправки массы (7348) было получено значение массы (7348), равное (0.867±0.243)×10^–14M_⊙. На данный момент это самый малый астероид, масса которого определена динамическим методом.

Чернов Н.С., Васильев А.В. «Гасители колебания давления повышенной эффективности для трубопроводных систем энергетических установок и технологических машин. Разработка и исследование» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 718-725 (2019)

Рассмотрены проблемы и пути снижения колебаний давления в трубопроводных системах энергетических установок и технологических машин. Описаны теоретические основы виброгашения. Рассмотрены разработанные конструкции устройств, для снижения пульсаций давления в трубопроводных системах. Исследована и экспериментально проверена проблема снижения колебания давления и шума в сравнении с зарубежными аналогами, приведены показатели эффективности приведенных гасителей колебания давления. Применение разработанных и внедренных гасителей для снижения колебаний давления в трубопроводных системах энергетических установок и технологических машин, позволяет значительно снизить шум и вибрацию, повысить эффективность, надежность и ресурс работы промышленного оборудования

Болсуновский А.Л., Брагин Н.Н., Бузоверя Н.П., Скоморохов С.И., Чернышев И.Л., Черный К.И. «Расчетно-экспериментальные исследования новой аэродинамической модели самолета в схеме «летающее крыло»» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 26 (2021)

Экологические требования, такие как шум на местности и ограничения выбросов, играют важную роль в гражданской авиации. В эксплуатируемых сейчас конфигурациях самолетов с двигателями под крылом возможности уменьшения шума ограничены. Двигатель вносит основной вклад в уровень шума самолета, по крайней мере, на взлете. В рамках исследований перспективных компоновок ЦАГИ изучает возможность создания "тихого" самолета с экранированием шума двигателей планером. Аэродинамическая компоновка в схеме «летающее крыло» (в дальнейшем ЛК) является одной из наиболее многообещающих альтернатив традиционным компоновкам ЛА типа «крыло+фюзеляж». В течение ряда последних лет в ЦАГИ рассматривается конфигурация дальнемагистрального самолета средней пассажировместимости в схеме ЛК. Исследования показали, что верхнее расположение двигателей, благоприятное с точки зрения шума, несет риск ухудшения аэродинамических характеристик за счет интерференции планера с мотогондолами и пилонами двигателей. В работе представлены различные аспекты аэродинамики ДМС в схеме ЛК, приведены расчетные и экспериментальные результаты.

Зверев А.Я., Черных В.В. «Исследования перспективных средств снижения вибраций самолетных конструкций при их акустическом возбуждении» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 92-93 (2021)

В реверберационных камерах установки АК-11 и на стенде АС-14 проведены испытания по определению вибрационных характеристик типовой фюзеляжной панели ближнемагистрального самолета, а также конструкций борта, закрылка и крыла реального самолета Як-42 с различным вибродемпфирующим набором. В условиях акустического возбуждения модельной панели и реальных самолетных конструкций определена эффективность следующих средств снижения вибраций: изменение граничных условий и жесткости шпангоутов; облицовка конструкции односторонними вибродемпфирующими сэндвичами и листовыми вибропоглощающими материалами ВТП-1В и СКЛГ-6020М; применение имитаторов стрингеров и шпангоутов, в том числе в комплекте с двусторонними вибродемпфирующими сэндвичами . Вибродемпфирующие сэндвичи, состоящие из одного или двух слоев материала ВТП-1В и легкого жесткого балочного демпфера из полимерного пеноматериала, как средство снижения вибраций конструкции исследованы в данной работе впервые. Полученные результаты показали, что, применяя комбинацию различных методов, можно добиться существенного снижения вибраций конструкции в широком диапазоне частот.

Ананьев Р.А., Дмитревский Н.Н., Росляков А.Г., Черных Д.В., Мороз Е.А., Зарайская Ю.А., Семилетов И.П. «Использование комплексных акустических методов для мониторинга процессов эмиссии газов на шельфе арктических морей» Океанология, 62, № 1, с. 151-157 (2022)

Эмиссия природного газа со дна моря к поверхности в шельфовых областях арктических морей вызывает все больший интерес у исследователей. В последнее время для регистрации потоков природного газа, истекающего со дна моря, в основном используются различные типы акустических приборов. Гидро- и сейсмоакустическое оборудование в различных комбинациях было установлено в виде акустического комплекса и успешно использовалось в научных рейсах судов РАН в 2011–2020 гг. в морях арктического шельфа России. Настоящая статья посвящена аспектам использования аппаратуры для обнаружения областей водной и осадочной толщи с повышенным насыщением природными газами, а также описанию некоторых полученных результатов.

Болсуновский А.Л., Брагин Н.Н., Бузоверя Н.П., Скоморохов С.И., Чернышев И.Л., Черный К.И. «Расчетно-экспериментальные исследования новой аэродинамической модели самолета в схеме «летающее крыло»» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 26 (2021)

Экологические требования, такие как шум на местности и ограничения выбросов, играют важную роль в гражданской авиации. В эксплуатируемых сейчас конфигурациях самолетов с двигателями под крылом возможности уменьшения шума ограничены. Двигатель вносит основной вклад в уровень шума самолета, по крайней мере, на взлете. В рамках исследований перспективных компоновок ЦАГИ изучает возможность создания "тихого" самолета с экранированием шума двигателей планером. Аэродинамическая компоновка в схеме «летающее крыло» (в дальнейшем ЛК) является одной из наиболее многообещающих альтернатив традиционным компоновкам ЛА типа «крыло+фюзеляж». В течение ряда последних лет в ЦАГИ рассматривается конфигурация дальнемагистрального самолета средней пассажировместимости в схеме ЛК. Исследования показали, что верхнее расположение двигателей, благоприятное с точки зрения шума, несет риск ухудшения аэродинамических характеристик за счет интерференции планера с мотогондолами и пилонами двигателей. В работе представлены различные аспекты аэродинамики ДМС в схеме ЛК, приведены расчетные и экспериментальные результаты.

Болсуновский А.Л., Брагин Н.Н., Бузоверя Н.П., Чернышев И.Л., Скоморохов С.И. «Исследования модели ближнемагистрального самолета с ламинарным крылом и двигателями на низким уровнем акустического воздействия» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 200-201 (2021)

В околозвуковых аэродинамических трубах ЦАГИ было испытано несколько аэродинамических моделей, включая конфигурации с расположением двигателя над задней кромкой крыла, которые могут значительно снизить шум на местности и открыть дорогу топливосберегающим турбовентиляторам с большой степенью двухконтурности и большим диаметром вентилятора на ближнемагистральные самолеты.

Акиньшин Р.В., Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «О снятии вырождения собственных частот вихревого кольца с учетом кривизны вихревых линий» Акустика среды обитания. Сборник трудов Четвертой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2019). Москва, 24 мая 2019 г., с. 25-29 (2019)

Изучено возмущение стационарного движения тонкого изохронного вихревого кольца, с осесимметричным распределением завихренности в невязкой, несжимаемой жидкости. Было получено дисперсионное уравнение. Анализ дисперсионного уравнения позволил обнаружить новую неустойчивость.

Бычков О.П., Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф., Фараносов Г.А., Чернышев С.А. «О квадрупольной природе шума низкоскоростных струй» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 98-99 (2021)

Несмотря на 70-летнюю историю изучения проблемы генерации шума турбулентными струями, до сих пор нет общепринятой теории данного явления. В качестве источников шума рассматриваются мелкомасштабная турбулентность в слое смешения, крупномасштабные структуры, возникающие в слое смешения за счет неустойчивости Кельвина–Гельмгольца, комбинации этих источников и даже пульсации во внешней по отношению к слою смешения области. В вопросе поиска причин генерации шума и построения соответствующих физических моделей решающую роль играет физический эксперимент, а в последнее время, учитывая прогресс в высокопроизводительных вычислениях, и численный эксперимент. В настоящей работе представлено подробное исследование структуры звукового поля относительно низкоскоростных дозвуковых струй (с числами Маха истечения ∼0.4–0.6). Для анализа используются различные наборы данных, в том числе экспериментальные данные, полученные методом азимутальной декомпозиции, и численные данные, полученные методом моделирования крупных вихрей (LES) с помощью различных решателей и численных схем. Экспериментальные данные служат, в том числе, для валидации численных методов. Численное моделирование, в свою очередь, позволяет собирать синхронные временные реализации давления в разных точках дальнего поля и проводить тщательный анализ амплитуднофазовых характеристик акустического поля для каждой азимутальной моды. Амплитуднофазовые характеристики первых трех азимутальных мод четко подтверждают квадрупольный характер шума, излучаемого на низких и средних частотах. Более того, можно сделать вывод, что шум излучается суперпозицией некоррелированных компактных квадруполей, распределенных по области, вытянутой в осевом направлении, так что вся область источника некомпактна. Любая физическая модель шумообразования в струях должна удовлетворять этим наблюдаемым фактам. На настоящий момент единственной моделью источников шума струи, наиболее полно удовлетворяющей данным физических и численных экспериментов, является полуэмпирическая корреляционная теория источников шума, учитывающая их квадрупольный характер. Она позволяет для дозвуковых струй в широком диапазоне скоростей и частот с высокой точностью моделировать не только суммарные спектры и направленность излучаемого шума, но и соответствующие нетривиальные характеристики для его азимутальных компонент.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Фараносов Г.А. «Моделирование источников звука в струе со спутным потоком» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 99-100 (2021)

Целью настоящей работы является разработка модели источников шума струи, позволяющей проводить быстрые и эффективные оценки характеристик акустического излучения турбулентных струй в ходе работ по снижению шума самолетов. Поскольку на звуковое излучение струи сильное влияние оказывает взаимодействия звукового поля с элементами планера, то модель источников шума должна позволять предсказывать не только спектральную плотность, но и фазовые характеристики излучаемого звукового поля. Этому условию удовлетворяет корреляционная модель источников звука, предложенная авторами ранее. На данном этапе работы проводится развитие корреляционной модели на струи со спутным потоком. В рамках предложенной модели источников звука в струях в условиях спутного потока проводится сравнение результатов предсказания с экспериментальными данными в широком диапазоне параметров. Показано, что модель обладает хорошей предсказательностью, позволяющей использовать ее для оценок шума струи в дальнем и ближнем поле в условиях полета.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «О разделении акустических и гидродинамических переменных в модели звуковых источников в турбулентной струе» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 103-104 (2021)

Проводится анализ процесса генерации шума мелкомасштабными источниками в турбулентной струе. Стандартный подход к этой проблеме основан на концепции акустической аналогии, в которой распространение возмущений описывается детерминированным линейным оператором, а плотность источников описывается случайным полем с заданной пространственно-временной корреляционной функцией. Ранее в рамках этого подхода авторами была разработана корреляционная модель источников звука. В качестве экспериментальной базы для этой модели были использованы данные измерений звукового излучения струи, полученные методом азимутальной декомпозиции. Этот метод, разработанный в ЦАГИ, использует в акустических измерениях звукового поля круговую решетку микрофонов с последующим разложением поля на азимутальные моды и получением статистических характеристик отдельных мод. Экспериментальные данные, полученные этим методом, содержат богатую информацию о процессе генерации звукового излучения и могут служить жестким фильтром для отбора корректных моделей и их валидации. Разработанная на этой основе модель обладает хорошей предсказательностью и позволяет использовать ее для оценок шума струи в дальнем и ближнем поле. Вместе с тем, использованный подход содержит в себе ряд нерешенных проблем. В первую очередь, это проблема сдвигового шума, связанная с гидродинамическим взаимодействием между мелкомасштабными источниками звука и сдвиговым потоком. С одной стороны, источник, представляющий собой мелкомасштабные флуктуации завихренности, испытывает растяжение средним сдвиговым течением, а с другой стороны, мелкомасштабные источники звука одновременно служат источниками накачки колебаний среднего течения. Оба эти процесса дают дополнительный вклад в звуковое излучение, называемое сдвиговым шумом. Амплитуда этой компоненты излучения пропорциональна отношению средней завихренности к частоте и при низких частотах сдвиговый шум может иметь большую величину. До сих пор неясно, реализуется ли в струе сдвиговый шум или существует некоторый механизм гидродинамической компенсации, приводящий к его отсутствию. Недавние измерения, выполненные методом азимутального разложения, указывают, скорее, на отсутствие сдвигового шума в акустическом поле струи. В то же время, стандартные модели, основанные на акустической аналогии, в том числе предложенная авторами ранее корреляционная модель квадрупольных источников, вообще говоря, приводит к появлению сдвиговой компоненты в шуме струи. Для того, чтобы сдвиговый шум отсутствовал и эмпирическая модель давала хорошие предсказания, необходимо принимать некоторые, не имеющие достаточных оснований, предположения о взаимной связи квадрупольных компонент в источнике. В данной работе в рамках решения проблемы сдвигового шума предлагается другой подход к стохастическому моделированию турбулентного струйного течения. Если в исходной модели линейные возмущения описываются детерминированным оператором с накачкой, осуществляемой случайными нелинейными пульсациями, то в предлагаемой модели выделение случайной накачки проводится на основе разделения гидродинамических и акустических переменных. При этом гидродинамическая переменная (плотность импульса) является стохастической, а акустическая переменная (потенциал) удовлетворяет конвективному волновому уравнению с накачкой, осуществляемой возмущениями импульса. При таком описании процесса сдвиговый шум не возникает, а эффект рефракции, учет которого необходим в случае высокоскоростных струй, в такой модели сохраняется. Подходы к описанию шума струи, предложенные в этой работе, нуждаются в дальнейшем анализе. Прежде всего, это касается установления связи между представлением о квадрупольных звуковых источниках и вихревой динамикой турбулентных пульсаций. В то же время полученные результаты являются продвижением в понимании сложных процессов генерации шума турбулентными струями.

Денисов С.Л., Фараносов Г.А., Чернышев С.А. «Расчетно-экспериментальные исследования эффекта экранирования шума круглой одноконтурной струи» Акустика среды обитания. Сборник трудов Пятой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2020). Москва, 24 апреля 2020 г., с. 64-75 (2020)

Представлены результаты экспериментальных и расчетных исследований явления снижения шума круглой одноконтурной струи с помощью эффекта экранирования. С помощью корреляционной теории источников шума струи и Геометрической Теории Дифракции (ГТД) проводится расчет шума струи при наличии и отсутствии плоского прямоугольного экрана, для чего используется полученное в рамках ГТД выражение, описывающее дифракцию звука, излучаемого точечным квадрупольным источником на плоском акустически жёстком экране. Проведенное сравнение расчетных и экспериментальных спектров шума струи для различных положений экрана и заданной скорости истечения продемонстрировало хорошее качественное, а для углов наблюдения свыше 50° градусов количественное согласие между расчетными и экспериментальными данными.

Юдин М.А., Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «Рост возмущений завихренности в критическом слое рядом с осциллятором» Акустика среды обитания. Сборник трудов Шестой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2021). Москва, 21 мая 2021 г., с. 293-298 (2021)

Основная цель работы – исследование возникновения особенности в критических слоях вихревых течений. Интерес к данному вопросу вызван проблемой турбулизации атмосферы вихревого кольца. Теоретическое полное описание процессов в критических слоях вихревого кольца представляется затруднительным. В данной работе используется двумерная система, состоящая из осциллятора в виде незакреплённого кругового цилиндра, помещенного в циркуляционный поток невязкой несжимаемой жидкости. Течение ограничено внешним жестко закрепленным цилиндром. Такое течение имеет два критических слоя в отличие от вихревого кольца, обладающего множественными критическими слоями. В работе получено решение начальной задачи и проанализирован процесс нарастания возмущений в области критического слоя.

Юдин М.А., Фараносов Г.А., Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Котова А.Н. «О вкладе волн неустойчивости в перемежаемость пульсаций скорости турбулентной струи» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 106 (2021)

Во многих работах, посвященных статистике гидродинамических полей пульсаций скорости турбулентной струи, обращается внимание на эффект проявления перемежаемости – существенного отличия их статистики от нормального распределения, которое связывают с наличием редких событий, характеризующих турбулентный поток. В настоящей работе показано, что отличие статистики от нормальной быть связано не с редкими интенсивными событиями, а с крупномасштабными колебаниями струи (волны неустойчивости), которые необходимо учитывать для получения правильной статистки мелкомасштабных пульсаций гидродинамических полей. В работе исследуются результаты численного моделирования турбулентной струи с числом Маха 0.85. Показано, что распределение пульсаций продольной компоненты скорости в сечении соответствующем начальному участку струи, отлично от нормального на определенных удалениях от оси струи r, соответствующих областям вблизи границы потенциального ядра и вблизи границы самой струи. Оказалось, что это отличие связано с крупномасштабными колебаниями струи, представляющими собой волны неустойчивости с азимутальным числом n=1 (flapping modes). При таких крупномасштабных колебаниях точка измерения фактически попадает в различные моменты времени в области течения, где скорость постоянна или в область сдвигового слоя. В результате этого в статистику пульсаций u будет давать вклад составляющая, связанная с неоднородностью по r среднего поля. Проведен также анализ распределения продольной компоненты скорости на оси струи за потенциальным участком и обнаружено отличие статистики u от нормальной, что может быть объяснено тем же эффектом.

Титарев В.А., Чернышев С.А., Фараносов Г.А. «Численное моделирование тонального шума некоторых винтовых конфигураций с помощью кода «Гербера»» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 50 (2021)

В НИО-9 ЦАГИ разрабатывается расчетный код «Гербера», предназначенный для моделирования аэроакустики винтовых конфигураций на основе численного решения уравнений Эйлера и Навье–Стокса. Отличительной особенностью кода является возможность моделирования сложных конфигураций (винт+пилон, биротативный винт). Оценка тонального шума в дальнем поле проводится с помощью постпроцессора, реализующего метод Фокса Вильямса–Хоукингса с конвективной функцией Грина. В настоящем докладе приводится обзор последних результатов, полученных с помощью кода «Гербера», включая сравнение с опубликованными в литературе расчетными и экспериментальными данными для одиночного самолетного винта и расчет шума тематического вертолетного винта в режиме висения. Представленные результаты показывают универсальность и точность кода «Гербера» в применении к задачам расчета шума винтов в дальнем поле.

Васин С.С., Горбовской В.С., Кажан А.В., Кузин С.А., Чернышев С.Л. «Оценка звукового удара с позиции акустического воздействия на окружающую среду» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 136-137 (2021)

Выполнен анализ современных подходов к определению уровня «приемлемости» звукового удара человеком и представлены используемые в ЦАГИ алгоритмы расчета громкости звукового удара в различных метриках. Показано влияние формы эпюры избыточного давления, определяемой как аэродинамической компоновкой и режимом полета самолета, так и характеристиками реальной атмосферы, на громкость звукового удара в различных метриках. На примере материалов AIAA Sonic Boom Prediction Workshop выполнен анализ значений суммарного уровня, а также громкости головного и замыкающего фронтов звукового удара для компоновки NASA X-59 QueSST.

Волков К.Н., Емельянов В.Н., Ефремов А.В., Цветков А.И., Чернышов П.С. «Исследование структуры и характеристик нестационарной сверхзвуковой струи, создаваемой газоимпульсным генератором» Инженерно-физический журнал, 94, № 5, с. 1285-1295 (2021)

Выполнены экспериментальное исследование и численное моделирование зарождения и выхода ударной волны из сопла газоимпульсного генератора и формирования нестационарного струйного течения за его срезом применительно к устройствам газоимпульсной очистки поверхностей нагрева. На воздушном стенде проведено экспериментальное изучение структуры нестационарной сверхзвуковой недорасширенной струи при ее истечении в затопленное пространство и при распространении вдоль бокового экрана, моделирующего очищаемую поверхность. Для детального численного исследования ударно-волновой и вихревой структур струи привлекается метод моделирования крупных вихрей. Ключевые слова: газоимпульсная очистка, импульсный генератор, ударная волна, сверхзвуковая недорасширенная струя, вихреразрешающее моделирование

Ляпидевский В.Ю., Храпченков Ф.Ф., Чесноков А.А., Ярощук И.О. «Моделирование нестационарных гидрофизических процессов на шельфе Японского моря» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 57-68 (2022)

Нелинейные уравнения многослойной мелкой воды в приближении Буссинеска применены для моделирования нестационарных гидрофизических процессов в шельфовой зоне приливного моря. Выполнен расчет вертикального распределения температуры и горизонтальной компоненты скорости вдоль прямолинейной трассы на основе данных о вариации температуры на заданных горизонтах, полученных на одной из донных станций. Результаты численного моделирования верифицированы с использованием данных других контрольных станций, расположенных вдоль рассматриваемой трассы. Показано, что многослойная модель качественно воспроизводит структуру наблюдаемого волнового пакета, а уравнения двухслойного течения описывают динамику центральной части термоклина даже в том случае, когда стратификация существенно отличается от двухслойной. Сравнение результатов расчета с натурными данными позволяет сделать вывод о том, что гипотеза о квазидвумерном характере течения на шельфе, лежащая в основе применяемого подхода, соответствует реальности.

Дмитриев С.М., Хробостов А.Е., Легчанов М.А., Бородин С.С., Баринов А.А., Коновалов И.А., Чесноков А.А., Макаров М.А. «Экспериментальные исследования гидродинамики стратифицированного течения спутных смешивающихся потоков» Теплофизика и аэромеханика, № 4, с. 531-539 (2021)

Представлены результаты серии экспериментальных исследований турбулентных потоков, проведенных при помощи кондуктометрической измерительной системы. В результате обработки экспериментальных данных получены оценки осредненных значений концентраций примеси в измерительных ячейках кондуктометрического датчика, дисперсии реализаций, а также автокорреляционные функции и гистограммы распределения плотности вероятности реализаций измерительного сигнала. Сравнение полученных экспериментальных данных с результатами аналогичного по своей постановке бенчмарка GEMIX, направленного на исследование процессов изотермического и неизотермического смешений, в котором регистрация исследуемых характеристик осуществлялась при помощи PIV-метода, дает хорошее соответствие характерных длин волн упорядоченных структур, возникающих на границе раздела потоков. Также наблюдается соответствие профилей кинетической энергии турбулентности для центральных областей экспериментальной модели, в то время как для периферийных зон результаты демонстрируют значительное расхождение с данными GEMIX, что объясняется различием физических принципов используемых методов измерений, а также повышенным пространственным разрешением PIV по сравнению с кондуктометрическим методом.

Коновалов И.А., Чесноков А.А., Баринов А.А., Дмитриев С.М., Хробостов А.Е., Макаров М.А. «Применение электроимпедансного метода измерений при исследовании пузырьковых режимов течения двухкомпонентного потока» Приборы и методы измерений, 12, № 3, с. 183-193 (2021)

Одной из важных задач при проведении расчётного обоснования надёжности и безопасности оборудования, входящего в состав проектируемых ядерных энергетических установок, на сегодня является моделирование пузырькового режима течения теплоносителя. В связи с этим, целью данной работы являлось изучение особенностей движения газового пузыря в жидкой среде, а также отработка и расширение методических особенностей применения матричных кондуктометрических систем, получивших широкое распространение в исследовательской практике, для исследования газожидкостных потоков. В работе изложен способ первичной обработки экспериментальных данных, направленный на устранение избыточной проводимости в ячейках разработанного сетчатого датчика, что позволило получить значения истинного объёмного газосодержания в исследуемой области. Последующий анализ позволил оценить объёмы регистрируемых газовых пузырей градиентным методом, а также величину плотности межфазной поверхности в ячейках датчика, которая играет ключевую роль при моделировании межфазного тепло- и массообмена. Сравнение полученных величин с показаниями контрольно-измерительных приборов экспериментальной установки показало хорошую степень соответствия. Представленная работа является адаптацией применения кондуктометрической измерительной системы для исследования многокомпонентных потоков с целью дальнейшего применения для исследования двухкомпонентных потоков в каналах имитатора активной зоны при помощи сетчатых кондуктометрических датчиков.

Любимов Д.А., Честных А.О. «Исследование RANS/ILES(i) методом влияния геометрии и дросселирования сверхзвукового воздухозаборника на спектральные характеристики пульсаций давления в канале изолятора» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 223-225 (2021)

С помощью модифицированного RANS/ILES(i) метода высокого разрешения исследовано влияние дросселирования одного из модулей на течение в трехмодульном модельном воздухозаборнике с прямоугольным поперечным сечением.

Четверушкин Б.Н. «Суперкомпьютерные технологии: проблемы и перспективы их использования» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 11 (2021)

Рассматривается состояние дел с наличием высокопроизводительной вычислительной техники в России и за рубежом, а также с использованием её для решения задач, связанных с созданием новой техники. Обсуждается необходимость быстрого наращивания вычислительных мощностей в России для парирования её возможного технологического отставания. Одной из проблем, тормозящих широкое использование суперкомпьютерных технологий, является трудность адаптации алгоритмов и математического обеспечения на архитектуру вычислительных систем с экстрамассивным параллелизмом. Проблема носит фундаментальный характер и для её решения необходимо создание логически простых и в то же время эффективных алгоритмов. Данные свойства алгоритмов особенно важны для вычислительных систем гибридной архитектуры, в которых в качестве ускорителей используются графические платы. Приводятся примеры созданных в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН таких алгоритмов. Приводятся примеры решения задач газовой динамики и магнитной газовой динамики на системах сверхвысокой производительности.

Аксенов А.Г., Чечеткин В.М. «Неравновесная нейтронизация и крупномасштабная конвекция при гравитационном коллапсе» Астрономический журнал, 99, № 1, с. 3-14 (2022)

Большая часть энергии, высвобождаемой при гравитационном коллапсе ядер массивных звезд, уносится нейтрино. С помощью 2D газовой динамики с учетом спектрального переноса нейтрино в рамках диффузии с ограничением потоков решается самосогласованная задача о гравитационном коллапсе. Показано, что крупномасштабная конвекция развивается в области вблизи нейтриносферы и приводит к увеличению средней энергии нейтрино до 15–18 МэВ, что в 1.5 раза выше результатов 1D расчетов. В данной работе уточнена простая модель нейтронизации в центральной непрозрачной области, строго говоря, применимая только в прозрачной области. Используемая 2D модель правильно воспроизводит высокий химический потенциал вырожденных электронов ∼60 MэВ в центре с высокой плотностью вещества, как в сферически симметричных расчетах с точным учетом слабого взаимодействия. Поскольку из-за запертых нейтрино нейтронизация в центре обратима, процесс развития неустойчивости в центре подавлен, высокий химический потенциал электронов в центре в уточненной модели нейтронизации не сказывается на энергии уходящих нейтрино. Полученные энергии нейтрино важны как для объяснения явления сверхновой, так и для постановки эксперимента по регистрации нейтрино от сверхновой.

Имашев С.А., Чешев М.Е. «Анализ параметров q-гауссова распределения для сейсмоакустических сигналов» Геофизика, № 4, с. 35-39 (2021)

Представлены результаты анализа сейсмоакустических сигналов, полученных на территории Бишкекского геодинамического полигона (БГП), с позиции неаддитивной статистики Тсаллиса, в частности, оценка параметров q-гауссова распределения до, после и во время сейсмоакустического события. Участки сигнала до и после события имеют значение параметров q и β, которые соответствуют параметрам белого шума, для которого значение неэкстенсивного параметра q стремится к 1. Тогда как сейсмическое событие, функция распределения которого не подчиняется нормальному закону, в частности, имеет «тяжелые» хвосты, при описании q-гауссовым распределением характеризуется значением q, отличным от единицы. Анализ показал, что высокоамплитудное событие с хорошо выраженным вступлением волны характеризуется высокими значениями параметров q и β. При этом участки волн, содержащие вступления P- и S-волн, отличаются друг от друга по уровням этих параметров. Для сейсмоакустических сигналов, амплитуда которых соразмерна с уровнем фонового шума, параметры q и β также демонстрируют заметный рост в момент прихода волны. Данная методика может применяться для определения момента вступления волны, в частности, таких компонент, как P- и S-волны, а также для оценки продолжительности ее коды.

Чжен Х.Ц., Чэнь Х., Сян Л., Цзо Ч.Г., Лю Ш.Х. «Нестабильности кавитационного течения в канале Вентури с учетом термодинамического эффекта» Теплофизика и аэромеханика, № 4, с. 599-614 (2021)

Известно, что при рассмотрении криогенных жидкостей, хладоагентов или перегретой воды надо принимать во внимание термодинамический эффект кавитации. Этот эффект может задерживать и подавлять дальнейшее развитие кавитации, улучшая таким образом эффективность работы гидравлических насосов. Влияние термодинамического эффекта на нестабильность кавитации недостаточно изучено. С целью исследования этого влияния проводится серия экспериментов в специально разработанном канале Вентури продувного типа с использованием воды различной температуры в качестве рабочей жидкости. Впервые нестабильности кавитации анализируются в привязке к уровню термодинамического эффекта ∑^*. С помощью метода постобработки изображений кавитирующего течения дана оценка средней длины кавитации L^*_cav и выявлены три типа кавитационной нестабильности. При увеличении параметра ∑^* наблюдается уменьшение длины кавитации L^*_cav. Для всех вариантов ∑^* кавитационный взрыв (нестабильность системы), отрыв кавитационного облака и колебания длины присоединенной кавитационной полости происходят при низком, среднем и высоком значениях параметра восстановления давления κ. Кавитационный взрыв и переход от отрыва кавитационных облаков к колебаниям длины кавитационной полости приводят к смещению в сторону более низких значений параметра при увеличении величины ∑^*.

Су Ю., Гу С., Ли Ш., Чжуан Ч., Тан С., Савич А.Д., Се М. «Технология акустического каротажа с большой глубиной исследований» Каротажник, № 7, с. 152-172 (2021)

Рассмотрены теоретические основы метода, представлен новый режим каротажа для значительного увеличения глубины исследований с низкочастотными дипольными поперечными волнами, выполнена интерпретация геологического разреза в пределах 70 м от оси скважины. Представлены прорывные достижения данной технологии в таких областях, как обнаружение сверхглубоких трещинных коллекторов, геонавигация при бурении боковых стволов скважин, изучение разломов вокруг глубоких морских скважин и анизотропии в залежах сланцевого газа, предотвращение пересечений двух и более стволов скважин при бурении в неглубоких морях.

Чижиков А.И., Науменко Н.Ф., Юшков К.Б., Молчанов В.Я., Павлюк А.А. «Акустооптическая модуляция поляризации излучения в моноклинных кристаллах» Квантовая электроника, 51, № 4, с. 343-347 (2021)

Предложена конфигурация модулятора поляризации лазерного излучения на основе изотропного акустооптического взаимодействия. Управление поляризацией осуществляется с помощью двухкоординатной акустооптической ячейки, использующей один моноклинный монокристалл. Показана возможность реализации такого модулятора на основе кристалла KY(WO₄)₂.

Дагуров П.Н., Дмитриев А.В., Добрынин С.И., Чимитдоржиев Т.Н. «Модель рассеяния микроволн от двухслойной среды с шероховатыми границами» Вестник Бурятского Государственного Университета. Математика, информатика, № 2, с. 30-35 (2015)

Предложена модель обратного рассеяния микроволн от двухслойной среды. Показано, что слоистая структура земных покровов, наряду с вариациями амплитуды, вызывает заметные вариации фазы обратно рассеянных микроволн, которые необходимо учитывать при интерпретации данных дистанционного зондирования. Приведены результаты расчетов фазы волн, отраженных и рассеянных от некоторых двухслойных покровов.

Сухинов А.И., Никитина А.В., Атаян А.М., Литвинов В.Н., Белова Ю.В., Чистяков А.Е. «Суперкомпьютерное моделирование гидробиологических процессов прибрежных систем» Математическое моделирование, 34, № 1, с. 81-103 (2022)

Работа посвящена суперкомпьютерному моделированию динамики планктонных популяций, включая фито- и зоопланктон, в прибрежных системах. Математическая модель динамики планктонных популяций включает систему уравнений конвекции-диффузии-реакции с нелинейными членами, позволяет изучать механизм наружно-гормонального регулирования на основе сценарного подхода. Предложенная математическая 3D модель линеаризована, проведена ее дискретизация и на основе расщепления по координатам получена цепочка, состоящая из двумерной и одномерной задач. Для численной реализации предложенной математической модели гидробиологии прибрежной системы в виде программного модуля (ПМ) использовалась многопроцессорная вычислительная система (МВС), рассчитанная на массивно параллельные вычисления, ее использование позволило значительно сократить время работы ПМ. Для повышения точности расчетов использована процедура уточнения решения на последовательности сгущающихся равномерных прямоугольных сеток. Изучено влияние механизма эктокринного регулирования и режима поступления биогенных веществ на продукционно-деструкционные процессы планктона. В математическую модель включена нелинейная зависимость, используемая для описания скорости роста клеток водорослей от концентрации метаболита, что позволило описать способность продуктов выделений водорослей контролировать их рост даже в условиях массового поступления загрязняющих веществ. Используемый подход отвечает современным представлениям о функционировании гидробиоценоза. На основе разработанного программного инструментария, ориентированного на супер-ЭВМ, изучены не только прямые трофические взаимодействиями, но и действия продуктов жизнедеятельности особей, представляющие собой опосредованные – химические взаимодействия.

Сухинов А.И., Чистяков А.Е., Кузнецова И.Ю., Атаян А.М., Никитина А.В. «Регуляризованная разностная схема для решения задач гидродинамики» Математическое моделирование, 34, № 2, с. 85-100 (2022)

Приведено описание трехмерной гидродинамической модели движения водной среды, включающей в себя уравнения движения Навье–Стокса, в том числе регуляризированное уравнение неразрывности, учитывающее влияние примеси на плотность водной среды. Аппроксимация уравнений для расчета поля скорости движения водной среды по пространственным переменным выполнена на основе схем расщепления по физическим процессам с учетом коэффициентов заполненности контрольных областей, что позволило учесть сложную геометрию береговой линии и дна водоема, а также повысить точность моделирования. Расчет поля давления с применением регуляризатора в уравнении неразрывности позволил повысить точность моделирования: в разработанной модели давление не может распространяться быстрее скорости ударного фронта (в линейном приближении скорости звука). Применение данного подхода позволяет также уменьшить вычислительную трудоемкость решения сеточных уравнений для задачи расчета давления за счет наличия диагонального преобладания в матрице коэффициентов. Проведены численные эксперименты по моделированию движения водной среды в устьевом районе и процесса смешения вод при наличии существенного градиента плотности водной среды.

Чичварина К.С., Смирнов С.Г. «Исследование эффективности комбинированного глушителя шума» Акустика среды обитания. Сборник трудов Четвертой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2019). Москва, 24 мая 2019 г., с. 241-244 (2019)

Приведены исследование спектральных характеристик комбинированного глушителя шума при различном соотношении диссипативных и реактивных элементов при заданном объёме глушителя

Чмырева Е.Г., Бескин Г.М. «Пекулярные объекты в областях рождения радиопульсаров - кандидаты в черные дыры звездных масc» Астрофизический бюллетень, 77, № 1, с. 71-84 (2022)

Проведен поиск кандидатов в черные дыры звездных масс в областях пространства с повышенной вероятностью их локализации, которые были выделены исходя из эволюционных сценариев образования компактных объектов при распаде двойных систем. Мы проанализировали информацию о расположенных в этих областях источниках с доступными спектральными или фотометрическими данными, а также измеренными собственными движениями и расстояниями. Были выделены девять объектов, характеристики которых с вероятностью от 1 до 14 процентов соответствовали теоретическим предсказаниям о наблюдательных проявлениях одиночной черной дыры. В конечном итоге вероятность, что хотя бы один из этих источников может быть изолированной черной дырой звездной массы, лежит в диапазоне 5–35%.

Чувахов П.В., Погорелов И.О., Илюхин И.М., Федоров А.В. «Источники турбулентности сверхзвукового пограничного слоя на прямом крыле с тонким параболическим профилем» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 198-199 (2021)

Возникновение турбулентности – одна из ключевых проблем фундаментальной аэрогидродинамики и прикладной аэродинамики летательных аппаратов нового поколения, таких как высокоэкономичные и экологически чистые самолёты с естественной и/или искусственной ламинаризацией, сверхзвуковые пассажирские самолёты (СПС) с низким уровнем звукового удара. Физические механизмы возникновения и развития турбулентности в сверхзвуковых пограничных слоях изучены слабо. Крейсерский полёт современных СПС предполагается на высоте ∼20 км при числах Маха до 4 (напр., серия СПС Aerion). Некоторые модели имеют крыло малой стреловидности, для которого не реализуется механизм неустойчивости поперечного течения. В этом случае ламинарно-турбулентный переход на гладкой поверхности крыла протекает по малошумному сценарию, включающему восприимчивость пограничного слоя к внешнему воздействию и дальнейший рост неустойчивых мод пограничного слоя вниз по потоку вплоть до формирования турбулентного течения. До сих пор остаётся неясным, какое внешнее воздействие является при этом определяющим. Объектом исследования настоящей работы является прямое крыло с тонким параболическим профилем, характерное для СПС, летящего в стандартной атмосфере на высоте 20 км при числе Маха 3.

Егоров И.В., Новиков А.В., Чувахов П.В. «Численное моделирование развития турбулентных пятен в сверхзвуковом пограничном слое на пластине» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 165-167 (2021)

В ряде случаев переход к турбулентности в пограничном слое происходит через рождение, увеличение и слияние отдельных турбулентных областей течения – турбулентных пятен. Многочисленные исследования подтверждают, что турбулентное пятно имеет примерно треугольную форму и характеризуется тремя параметрами: скоростью переднего и заднего фронтов и полууглом раскрытия, который быстро убывает с ростом числа Маха. Измерение турбулентных пятен в экспериментах технически сложная и дорогая задача, особенно при сверхзвуковых скоростях. Кроме того, экспериментальные данные часто имеют разброс до 100%. Прогресс в вычислительной технике и методах позволил моделировать распространение турбулентных пятен и изучать их характеристики с большей повторяемостью результатов. Однако требования к вычислительным ресурсам при таких исследованиях остаются очень высокими и опубликовано лишь несколько работ данной тематики. В настоящей работе выполняется прямое численное моделирование развития турбулентных пятен различных начальных амплитуд в пограничном слое на плоской пластине при обтекании потоком с числом Маха M_∞=6. На эволюцию пятна существенно влияет температурный фактор поверхности. В настоящей работе рассматривается «горячая» пластина с температурой T_w/T_e=7.0 (примерно соответствует адиабатической стенке).

Чувирова С.А., Тупов В.Б. «Возможности акустических экранов для снижения шума ГРП и газопроводов после него» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 726-732 (2019)

Одним из источников шумового загрязнения на ТЭС является газорегуляторный пункт и газопроводы после него. Актуальность вопроса обусловлена тем, что шум от ГРП и газопроводов от него может существенно превышать санитарные нормы на территории станции в окружающем ее районе. На территории ТЭС могут находиться один или более ГРП. Одним из мероприятий по снижению шума является установка акустических экранов, которые могут быть установлены как около ГРП, так и вдоль газопровода. Показана специфика снижения шума от ГРП и газопроводов после него акустическими экранами по сравнению со снижением автомобильного и железнодорожного шума. В работе приведены результаты расчетов и показан диапазон эффективности акустических экранов в зависимости от расстояния источника до экрана, изменения высоты расположения газопровода и высоты экрана. Обсуждены вопросы влияния технологических проемов в экранах на их акустическую эффективность.

Чугаев А.В., Санфиров И.А., Тарантин М.В., Томилов К.Ю. «Анализ вторичного поля головных волн при межскважинных сейсмических исследованиях» Геофизика, № 5, с. 4-12 (2020)

При проведении межскважинных сейсмических исследований на Верхнекамском месторождении калийных солей регистрируются головные волны высокой интенсивности. В настоящей статье рассматриваются закономерности распространения отраженных волн, возникающих при прохождении головной волны снизу вверх, c целью построения глубинного сейсмического разреза. Принцип взаимности позволяет строить такие разрезы как для приемной, так и для излучающей скважины. Полученные данные дополняют результаты томографического расчета скоростной характеристики межскважинного пространства.

Чугунков Д.В., Сейфельмлюкова Г.А. «Опыт внедрения глушителей шума выброса пара с оригинальным дроссельным устройством» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 256-266 (2019)

Выбросы пара в атмосферу от энергетических котлов являются самыми мощными источниками шума на тепловых электрических станциях. Генерация шума данных источников связана, как правило, с истечением недорасширенных паровых струй в атмосферу со скоростями, превышающими сверхзвуковые значения. Уровни шума вблизи выбросов пара могут превышать 140 дБА, что обуславливает необходимость применения высокоэффективных мер по шумоглушению. В работе приведено описание высокоэффективных систем шумоглушения выброса пара с объединением нескольких выхлопных трубопроводов котлов и содержащих глушители шума конструкции «НИУ «МЭИ» с оригинальным дроссельным устройством. Представлены результаты натурных испытаний данных глушителей шума, установленных на четырёх энергетических котлах теплоэлектроцентрали, расположенной вблизи жилого района. Показано, что эффективность установленных глушителей шума составляет до 48,8 дБА.

Журавлев Е.А., Чугунков Д.В., Сейфельмлюкова Г.А. «Исследование акустических и аэродинамических характеристик глушителя шума для газовых трактов котлов малой теплопроизводительности» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 301-311 (2019)

Рассматривается проблема повышенных уровней шума от оборудования малых объектов энергетики, обеспечивающих тепловой энергией жилые и общественные здания. Одними из основных источников генерации шума на энергообъекте являются котлы. Основными путями распространения шума от котлов являются газовые тракты и дымовая труба. Особенно остро стоит проблема шумового воздействия для котельных, размещенных в жилых домах, где распространение шума от газовых трактов, включая дымовую трубу, происходит в жилые квартиры через стены и перекрытия. В статье перечислены возможные технические решения по снижению шума в газовых трактах. Предложена особая конструкция глушителя шума. Представлены результаты натурных стендовых испытаний акустической эффективности разработанного глушителя шума в сравнении с расчётными значениями. Проведено численное моделирование потока среды в глушителе шума для определения создаваемого им аэродинамического сопротивления. Проведено технико-экономическое обоснование внедрения глушителя шума.

Фоменко К.С., Чугунков Д.В., Сейфельмлюкова Г.А. «Результаты акустического обследования промышленного предприятия при сбросе влажного пара в атмосферу с анализом основных особенностей генерации шума» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 365-372 (2019)

Рассматривается проблема акустического воздействия от промышленного объекта при сбросе влажного пара в атмосферу. Инфраструктура данного предприятия включает теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), которая отпускает пар для нужд производства картона. В периоды планового ремонта оборудования предприятия, а также при возникновении аварийных ситуаций происходит сброс пара в атмосферу от турбины типа АПР-6-1(5) «КТЗ» в течение продолжительного времени. В результате возникает чрезмерное воздействие шума на территорию предприятия и окружающий жилой район. Приведены результаты акустического обследования промышленного предприятия при сбросе влажного пара в атмосферу и отмечены особенности генерации шума. По результатам акустического обследования установлено, что превышение санитарных норм по фактору шума составляет до 26 дБА, что обуславливает необходимость применение высокоэффективных мер по шумоглушению. Показано, что учёт свойств среды влажно пара позволит увеличить акустическую эффективность применения шумоглушителей.

Чудаков И.Б., Федотова Н.Л., Сайков И.В., Полякова Н.А. «Физическая природа формирования высоких вибропоглощающих свойств в многослойных металлических материалах» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 733-738 (2019)

Проанализирована природа формирования высоких демпфирующих и механических свойств в биметаллических материалах, состоящих из сплава высокого демпфирования и высокопрочной стали, соединенных методом сварки взрывом. Показано, что применяемая методика позволяет получить материал, сочетающий высокие демпфирующие свойства и высокие прочностные характеристики поверхностного слоя. Показано, что преимуществом использования сплава с термоупругим мартенситным превращением в качестве демпфрующей компоненты является низкая чувствительность его демпфирующих свойств к воздействию внешних напряжений, что обеспечивает стабильную работу подобных демпфирующих материалов в реальных условиях эксплуатации.

Бухаров С.Н., Кожушко В.В., Сычев А.П., Чукарин А.Н. «Экологически безопасные звукопоглощающие композиционные материалы на основе льняных и полимерных волокон» Защита от повышенного шума и вибрации: Сборник докладов VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 19–21 марта 2019 г., СПб, с. 487-493 (2019)

Предложены современные экологически безопасные звукопоглощающие материалы на основе льняных и полимерных (полипропиленовых, полиэфирных) волокон для шумопонижающих конструкций, используемых в машиностроении и автотракторной технике в целях снижения шума в кабинах и салонах транспортных средств. Получены экспериментальные данные по влиянию толщины слоя и состава материалов на коэффициент звукопоглощения. Установлено, что наибольшие значения коэффициента звукопоглощения наблюдаются для композитов, содержащих 30% льняных и 70% полимерных волокон. Результаты испытаний показывают, что разработанные звукопоглощающие композиты при сопоставимых толщине, плотности, физико-механических характеристиках не уступают или превосходят по эксплуатационным и акустическим свойствам лучшие зарубежные аналоги.

Чулков Д.С., Канев Н.Г. «Ресурсы энергии морских волн в прибрежной зоне Геленджика» Акустика среды обитания. Сборник трудов Шестой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов (АСО-2021). Москва, 21 мая 2021 г., с. 272-279 (2021)

Выполнена оценка эффективности извлечения энергии морских волн резонансным способом для прибрежной зоны Геленджика. Произведен расчет потенциальной мощности электростанции на основе данных мониторинга волнения поверхности, полученных с помощью буя Spoondrifter Spotter. Проанализированы данные о мощности поверхности моря вблизи Геленджика в зависимости от характеристик волнения.

Чумиков А.Е., Чепцов В.С., Манагадзе Н.Г., Манагадзе Г.Г. «Лазерный ионизационный масс-спектрометр ЛАЗМА-ЛР на борту миссий Луна-25 и Луна-27» Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы, 55, № 6, с. 562-574 (2021)

Лазерно-ионизационный времяпролетный масс-спектрометр ЛАЗМА-ЛР в составе комплекса научной аппаратуры (КНА) космических аппаратов Луна-25 и Луна-27 позволяет проводить элементный и изотопный анализ твердых образцов (реголита и пыли) с высокой точностью и высоким пространственным разрешением. Принцип работы прибора заключается в полной атомизации и ионизации вещества лазерным импульсом, разделении ионов при их свободном разлете в зависимости от их массы и заряда и последующей регистрации времени пролета ионов от мишени до детектора. Прибор имеет небольшие габариты (130×206×254 мм), массу (2.8 кг) и рабочее электропотребление (8 Вт). Чувствительность элементного анализа составляет не менее 50 атомов на миллион атомов (ppmA) в одном спектре и 5 ppmA при анализе 100 спектров. Научные данные, полученные с прибором ЛАЗМА-ЛР, могут быть применены для решения широкого круга задач, таких как геологическая характеристика мест посадки космических аппаратов, анализ состава лунной пыли, поиск редкоземельных элементов, самородных металлов и сплавов, определение содержания химически связанной воды в реголите. Выполнение этих задач способствует как изучению фундаментальных вопросов, связанных с определением условий формирования и эволюции Луны, так и решению ряда прикладных проблем ее освоения.

Чупова Д.Д., Росницкий П.Б., Гаврилов Л.Р., Хохлова В.А. «Компенсация искажений фокусированных ультразвуковых пучков при транскраниальном облучении головного мозга на различной глубине» Акустический журнал, 68, № 1, с. 3-13 (2022)

Проанализированы возможности компенсации аберраций при фокусировке ультразвукового пучка через кости черепа с использованием мозаичных решеток с радиусом кривизны и апертурой F=D=200 мм, частотой 1 МГц и абсолютно плотным рандомизированным заполнением поверхности элементами. Рассматривается влияние количества элементов (256, 512 и 1024) и глубины фокусировки (25–65 мм от внутренней поверхности черепа) на качество компенсации аберраций, т.е. на остроту фокусировки, местоположение фокуса и максимальное давление в нем. Акустическая модель головы человека строится на основе данных магнитно-резонансной томографии. Расчет поля и компенсации аберраций проводятся на основе интеграла Рэлея и волнового уравнения в модели Кельвина–Фойгта. Продемонстрирована возможность острой фокусировки с помощью рассматриваемых решеток в указанном интервале глубин, при этом ширина фокальной перетяжки составляет около 2 мм по уровню – 6 дБ. Проанализирован относительный вклад различных волновых эффектов в искажение ультразвукового пучка при прохождении через череп. Показано, что наиболее сильный вклад в ослабление пучка вносят аберрации (7.4 дБ) и поглощение (6.7 дБ). Вклад отражения (2.1 дБ) и генерации сдвиговых волн в черепе (2 дБ) менее существенен. Ключевые слова: медицинская акустика, фокусированный ультразвук высокой интенсивности, многоэлементные решетки, интеграл Рэлея DOI: 10.31857/S0320791922010014

Шмурак Д.В., Чуркин А.А., Лозовский И.Н., Жостков Р.А. «Спектральный анализ данных параллельного сейсмического метода обследования подземных конструкций» Известия РАН. Серия физическая, 86, № 1, с. 116-121 (2022)

Представлены результаты использования трехмерного численного моделирования для развития методики анализа данных параллельного сейсмического метода. Метод применяется для определения глубины заложения подземных монолитных конструкций, при этом анализ сигналов традиционно проводится во временной области. Предложена методика анализа данных в частотной области, использующая спектральную характеристику падающей продольной волны.

Абдрашитов Р.Г., Попов О.Ю., Чучкалов И.Б. «Угловые колебания подвесных устройств в открытых отсеках самолёта» Труды Центрального аэрогидродинамического института им. проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), № 2807, с. 86-87 (2021)

Подвесное вооружение современных боевых летательных аппаратов для уменьшения их радиолокационной заметности располагаются внутри фюзеляжа в специальных отсеках. При открытии отсеков для применения вооружения, под воздействием знакопеременных аэродинамических нагрузок, возникают низкочастотные колебания подвесных изделий, амплитуды которых в условиях ограниченных размеров спецотсека, могут быть критичными, особенно, для габаритных подвесных изделий. В работе представлена методика расчета колебаний габаритного подвесного изделия в открытом отсеке под воздействием аэродинамических сил и моментов, вызванных вхождением набегающего потока в отсек.

Овчарук В.Н., Чье Ен Ун «Применение методов спектрального анализа в многоканальных системах регистрации сигналов акустической эмиссии» Приборы, № 11, с. 35-39 (2021)

Метод акустической эмиссии используется как средство анализа состояния материалов и конструкций, неразрушающего контроля и диагностики их во время работы. Важное преимущество перед другими методами состоит в том, что он реагирует только на развитие действительно опасных дефектов и способен контролировать большие объемы и поверхности без их сканирования. В статье приведены результаты разработки алгоритмов и программ акустико-эмиссионной системы «EMISS-2», предназначенных для анализа акустических сигналов, и связи их с данными, полученными на более ранних стадиях эксперимента. Корреляция и соотношение сигнал-шум были оценены при помощи алгоритмов, основанных на частотном анализе. Ключевые слова: неразрушающий контроль, акустическая эмиссия, спектральный анализ, энергия акустического сигнала.

Чжен Х.Ц., Чэнь Х., Сян Л., Цзо Ч.Г., Лю Ш.Х. «Нестабильности кавитационного течения в канале Вентури с учетом термодинамического эффекта» Теплофизика и аэромеханика, № 4, с. 599-614 (2021)

Известно, что при рассмотрении криогенных жидкостей, хладоагентов или перегретой воды надо принимать во внимание термодинамический эффект кавитации. Этот эффект может задерживать и подавлять дальнейшее развитие кавитации, улучшая таким образом эффективность работы гидравлических насосов. Влияние термодинамического эффекта на нестабильность кавитации недостаточно изучено. С целью исследования этого влияния проводится серия экспериментов в специально разработанном канале Вентури продувного типа с использованием воды различной температуры в качестве рабочей жидкости. Впервые нестабильности кавитации анализируются в привязке к уровню термодинамического эффекта ∑^*. С помощью метода постобработки изображений кавитирующего течения дана оценка средней длины кавитации L^*_cav и выявлены три типа кавитационной нестабильности. При увеличении параметра ∑^* наблюдается уменьшение длины кавитации L^*_cav. Для всех вариантов ∑^* кавитационный взрыв (нестабильность системы), отрыв кавитационного облака и колебания длины присоединенной кавитационной полости происходят при низком, среднем и высоком значениях параметра восстановления давления κ. Кавитационный взрыв и переход от отрыва кавитационных облаков к колебаниям длины кавитационной полости приводят к смещению в сторону более низких значений параметра при увеличении величины ∑^*.