Гадыльшин К.Г., Неклюдов Д.А., Протасов М.И. «Численная реализация метода обращения полного волнового поля с использованием асимптотического решения уравнения Гельмгольца» Вычислительные методы и программирование, 23, № 1, с. 29-45 (2022)

Рассматривается численная реализация метода обращения полного волнового поля на основе асимптотического решения уравнения Гельмгольца. Классическая постановка задачи заключается в поиске минимума штрафной функции, характеризующей среднеквадратичное уклонение модельных данных от зарегистрированных при проведении полевых работ. Для минимизации целевого функционала обычно применяются методы локальной оптимизации, такие как метод сопряженных градиентов. Именно вычисление градиента штрафной функции и является самой ресурсоемкой частью задачи. Асимптотический подход к решению обратной динамической задачи сейсмики заключается в замене дорогостоящей конечно-разностной процедуры расчета функции Грина краевой задачи частотно-зависимым лучевым трассированием. Функции Грина рассчитываются на основании данных о времени пробега вдоль лучей, об амплитуде и о геометрическом расхождении. Серия численных экспериментов для широкоизвестной модели Marmousi демонстрирует эффективность применения такого подхода к реконструкции макроскоростного строения сложноустроенных сред для низких временных частот. При сопоставимом качестве решения обратной задачи применительно к стандартному конечно-разностному подходу скорость расчетов асимптотического метода на порядок выше.

Суворкин В.В., Гаязов И.С., Курдубов С.Л. «Обработка ГНСС-наблюдений в ИПА РАН» Труды Института прикладной астрономии РАН № 61, с. 28–37 (2022)

Регулярное определение параметров вращения Земли из обработки наблюдений, получаемых с использованием различных методов космической геодезии, является одной из основных задач, решаемых в ИПА РАН в режиме службы. Обработка наблюдений спутников GPS в рамках службы ПВЗ была начата в 2000 г. с использованием разработанного в Институте программного пакета, главная особенность которого заключалась в формировании тройных разностей фазовых измерений. Применение этого подхода позволяло эффективно использовать пакет для определения минимально необходимого набора параметров (ПВЗ, параметров орбит спутников и тропосферы), располагая достаточно скромными вычислительными ресурсами. Однако применяемая методика формирования тройных разностей, закономерно приводящая к значительному возрастанию дисперсии таких измерений, ограничивала дальнейшее повышение точности результатов, несмотря на привлечение наблюдений большего числа станций и на улучшение используемых моделей. Поэтому в 2011 г. была начата разработка новой версии программного пакета, основанной на схеме обработки измерений без формирования их разностей. Такая схема обработки наблюдений позволяет определять наиболее полный набор параметров: ПВЗ, являющиеся основным продуктом в рамках службы, параметры орбит спутников, параметры тропосферной задержки сигнала и поправки часов станций и спутников. В статье представлены основные характеристики нового программного пакета, используемого в службе ПВЗ c 2014 г. Дан краткий обзор используемых моделей, которые в основном соответствуют рекомендациям IERS. Приведены особенности алгоритма предварительной обработки и фильтрации измерений, схемы параметризации, формирования и решения системы нормальных уравнений с использованием двухгруппового метода наименьших квадратов, а также особенности реализации временной шкалы. С использованием разработанного пакета в рамках службы ПВЗ ежедневно обрабатываются наблюдения GPS- и ГЛОНАСС-спутников на станциях глобальной сети. В статье кратко описаны режимы обработки наблюдений и приведены оценки характеристик основных результатов. Сравнение результатов с данными международных служб показывает высокую точность получаемых ПВЗ, орбит спутников, параметров тропосферы и поправок часов.

Байгозин Д.А., Батурин Ю.М., Гебель М., Клименко С.В., Леонов А.В., Никитин И.Н., Никитина Л.Д. «Интерактивное повествование в виртуальном окружении: обучающая система "Виртуальный планетарий"» Вычислительные методы и программирование, 6, № 1, с. 10-23 (2005)

Обсуждается новая технология построения мультимедийных динамических документов – интерактивному повествованию в виртуальном окружении. Это – перспективное направление развития компьютерных технологий, которое находится на стыке систем управления электронными документами, информационных систем, компьютерных игр, обучающих программ, виртуальных тренажеров и интерактивных моделей. Введены основные термины и понятия новой предметной области, рассмотрены методы и технологии создания интерактивных приложений в виртуальном окружении, описаны принципы построения интерактивного повествования в виртуальном окружении на примере обучающей системы "Виртуальный Планетарий".

Стоник О.Г., Гешеле В.Д., Ковалев С.А., Раскатов И.П., Козлова А.А. «Вибрационное горение, задачи и методы исследования» Инженерно-физический журнал, 95, № 5, с. 1302-1310 (2022)

Проведен обзор литературных данных и их анализ. С учетом анализа современного состояния исследований разработана методика экспериментального исследования горения твердых топлив. Система диагностики позволила измерять скорость выгорания топлива, амплитуду и частоту пульсаций давления газа в трубе Рийке. Разработана теоретическая модель вихревых колебаний пламени при вибрационном горении Ключевые слова: вибрационное горение, автоколебание, акустическое излучение, интенсивность горения, амплитуда, частота, твердое топливо

Гималтдинов И.К., Ситдикова Л.Ф. «Отражение и преломление гармонических волн на границах пористой среды, насыщенной пузырьковой жидкостью» Инженерно-физический журнал, 95, № 6, с. 1371-1380 (2022)

Теоретически исследовано отражение и прохождение акустических волн на границе раздела между водой и пористой средой, насыщенной пузырьковой жидкостью, и границе раздела между пористой средой, насыщенной пузырьковой жидкостью, и водой при нормальном падении этих волн на указанные границы. Показано, что существует диапазон частот, для которого отражение акустических волн от границы раздела вода–пористая среда, насыщенная пузырьковой жидкостью, аналогично отражению этих волн от свободной поверхности, а для отражения акустических волн от границы раздела насыщенная пузырьковой жидкостью среда–вода аналогично отражению от жесткой стенки. Ключевые слова: звуковая волна, пористая среда, коэффициент отражения, коэффициент прохождения

Аржанников А.А., Глотов В.Д., Митрикас В.В. «Вычисление дифференциальных кодовых задержек и построение карт ионосферы с помощью ГНСС» Труды Института прикладной астрономии РАН № 60, с. 3-11 (2022)

Статья посвящена проблеме расчета карт полного электронного содержания ионосферы (ПЭС, англ. TEC) и калибровке навигационной аппаратуры с помощью измерений ГНСС на этапе эксплуатации. Актуальность темы обусловлена влиянием ионосферных задержек и транслируемых в навигационном кадре межчастотных задержек на точность местоопределения. Кратко представлены три различных способа уточнения дифференциальных кодовых задержек (DCB, англ. differential code biases) космических аппаратов и беззапросных измерительных станций для всех существующих ГНСС, а также методы построения локальных и глобальных карт TEC ионосферы. Представлена оценка точности межчастотных задержек в навигационных кадрах всех ГНСС по данным Информационно-аналитического центра координатно-временного и навигационного обеспечения АО «ЦНИИмаш». Погрешность межчастотной задержки в навигационном кадре ГЛОНАСС значительно выше в сравнении с другими ГНСС (СКО более 0.5 м для ГЛОНАСС и менее 0.1 м для остальных ГНСС). Проведено сравнение четырех вариантов расчета DCB^SC космического аппарата ГЛОНАСС, все четыре набора DCBSCDCBSC имеют попарные СКО между собой менее 0.1 м. Также приведена оценка точности расчета глобальных ионосферных карт Информационно-аналитического центра координатно-временного и навигационного обеспечения: ∼1.5 TECu на 1 августа 2021 г. (1 ед. TECu=10¹⁶электронов/м², что соответствует задержке в ∼16 см для L1).

Голенцов Д.А., Гулин А.Г., Лихтер В.А., Улыбышев К.Е. «Экспериментальное исследование и приближенная теоретическая модель образования положительно заряженных микрочастиц при разрушении металлических тел» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 94-100 (2020)

Садин Д.В., Голиков И.О., Давидчук В.А. «Моделирование взаимодействия ударной волны с ограниченным неоднородным слоем газовзвеси гибридным методом крупных частиц» Вычислительные методы и программирование, 22, № 1, с. 1-13 (2021)

Исследуются задачи взаимодействия ударной волны с ограниченным слоем газовзвеси, внутри которого имеется неоднородность квадратного сечения пониженной или повышенной плотности. Для расчетов используется гибридный метод крупных частиц второго порядка аппроксимации по пространству и времени. Правильность численных разрывных решений, в частности скачков пористости, подтверждается сравнением с асимптотически точными профилями плотности смеси. Приведены аналитические зависимости ослабления ударной волны слоем газовзвеси. Изучены ударно-волновые структуры в двумерных областях и влияние на них релаксационных процессов.

Головизнин В.М., Соловьев А.В., Исаков В.А. «Аппроксимационной алгоритм обработки звуковых точек в схеме "Кабаре"» Вычислительные методы и программирование, 17, № 2, с. 166-176 (2016)

Описана новая вычислительная технология расчета потоковых переменных на новом временном слое в разностных схемах типа «Кабаре» для численного решения квазилинейных гиперболических уравнений в частных производных. Новая технология позволяет единообразно рассматривать все случаи возникновения звуковых точек и не нарушает свойства временной обратимости разностных схем при отсутствии нелинейной коррекции потоков.

Демарева В.А., Голубинская А.В., Еделева Ю.А., Голубин Р.В. «Оценка уровня знания иностранного языка на основе данных о движениях глаз» Оптический журнал, 89, № 8, с. 76-85 (2022)

Предмет исследования. Технологию оптической записи движений глаз применили для оценки уровня знания иностранного языка. Провели анализ отражения неосознаваемых познавательных процессов в окулографических данных при чтении и связи характеристик движения глаза с тем, насколько сложным этот текст кажется читателю. Цель работы заключалась в поиске взаимосвязи между особенностями движения глаз при чтении на родном и иностранном языке с учётом особенностей самого языка и уровня владения им. Метод. Исследование состояло из двух этапов, суммарный объём выборки составил 63 человека – русскоязычных студентов в возрасте 19–27 лет, для которых английский язык является иностранным. Уровень знания русского и английского языка оценивался по методике С-тест. Экспериментальная задача была следующая – после прохождения 9-точечной калибровки прочитать англоязычные тексты на слайдах и ответить на вопросы на понимание. Запись движений глаз проводилась на установке SMI-High Speed Tracker 12 бинокулярно с частотой дискретизации 500 Гц. Первый этап был направлен на изучение особенностей движений глаз при чтении текстов на родном и иностранном языке (при высоком уровне владения последним). Второй этап был направлен на изучение особенностей движений глаз при чтении иностранных текстов при разном уровне знания иностранного языка. Основные результаты. Показано, что параметры движений глаз отличаются при чтении текстов на родном (русском) и иностранном (английском) языках даже при высоком уровне владения последним. Установлено, что паттерны глазных движений изменяются при разном уровне владения иностранным (английским) языком при чтении на нём. Практическая значимость. Полученные данные дают оценку сложности текста для испытуемого. Оценка сложности текста по характеристикам движений глаз позволит создать алгоритмы нормирования различных текстов по сложности. Результаты проведённых исследований могут быть использованы при проектировании автоматических систем оценки уровня владения иностранным языком.

Демарева В.А., Голубинская А.В., Еделева Ю.А., Голубин Р.В. «Оценка уровня знания иностранного языка на основе данных о движениях глаз» Оптический журнал, 89, № 8, с. 76-85 (2022)

Предмет исследования. Технологию оптической записи движений глаз применили для оценки уровня знания иностранного языка. Провели анализ отражения неосознаваемых познавательных процессов в окулографических данных при чтении и связи характеристик движения глаза с тем, насколько сложным этот текст кажется читателю. Цель работы заключалась в поиске взаимосвязи между особенностями движения глаз при чтении на родном и иностранном языке с учётом особенностей самого языка и уровня владения им. Метод. Исследование состояло из двух этапов, суммарный объём выборки составил 63 человека – русскоязычных студентов в возрасте 19–27 лет, для которых английский язык является иностранным. Уровень знания русского и английского языка оценивался по методике С-тест. Экспериментальная задача была следующая – после прохождения 9-точечной калибровки прочитать англоязычные тексты на слайдах и ответить на вопросы на понимание. Запись движений глаз проводилась на установке SMI-High Speed Tracker 12 бинокулярно с частотой дискретизации 500 Гц. Первый этап был направлен на изучение особенностей движений глаз при чтении текстов на родном и иностранном языке (при высоком уровне владения последним). Второй этап был направлен на изучение особенностей движений глаз при чтении иностранных текстов при разном уровне знания иностранного языка. Основные результаты. Показано, что параметры движений глаз отличаются при чтении текстов на родном (русском) и иностранном (английском) языках даже при высоком уровне владения последним. Установлено, что паттерны глазных движений изменяются при разном уровне владения иностранным (английским) языком при чтении на нём. Практическая значимость. Полученные данные дают оценку сложности текста для испытуемого. Оценка сложности текста по характеристикам движений глаз позволит создать алгоритмы нормирования различных текстов по сложности. Результаты проведённых исследований могут быть использованы при проектировании автоматических систем оценки уровня владения иностранным языком.

Гончаренко Б.И., Павловский А.А., Шуруп А.С. «Особенности формирования акустического поля воздушного источника в мелком водоеме с газонасыщенным слоем осадков» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, № 5, с. 84-90 (2022)

Проведено численное исследование влияния газонасыщенного слоя в дне на формирование акустического поля воздушного источника в водном слое мелкого водоема. Анализ скалярно-векторной структуры звукового поля в волноводах с различными параметрами показал, что при наличии воздушного звукового источника, в водном слое на низких частотах формируется интерференционная структура звукового поля, характер которой зависит от наличия газонасыщенного слоя в дне. Интерференционная структура содержит последовательность локализованных минимумов, в которых наблюдаются вихри потока акустической мощности, пространственное распределение которых определяется параметрами волновода. С одной стороны, это ограничивает возможности восстановления угла места на воздушный источник при измерении акустического поля в водном слое в случае неизвестного дна. С другой стороны, открываются возможности оценки параметров дна на основе анализа скалярно-векторной структуры акустического поля, формируемого в водном слое контролируемым воздушным источником.

Гончарский А.В., Романов С.Ю., Харченко С.А. «Обратная задача акустической диагностики трехмерных сред» Вычислительные методы и программирование, 7, № 1, с. 113-121 (2006)

Работа посвящена разработке методов и алгоритмов решения прямых и обратных задач акустической диагностики трехмерных сред на компьютерах с параллельной архитектурой. Обратная задача рассмотрена в нелинейной постановке для уравнения Гельмгольца с неизвестным коэффициентом. Разработаны эффективные алгоритмы вычисления прямых и обратных задач, которые показали практически линейную масштабируемость при параллельных вычислениях на многопроцессорных системах. Это позволило на порядки увеличить скорость и размерность решаемых задач, а также оптимизировать параметры модельных экспериментов.

Гончарский А.В., Романов С.Ю. «Об одной задаче ультразвуковой томографии» Вычислительные методы и программирование, 12, № 3, с. 317-320 (2011)

Работа посвящена решению коэффициентных обратных задач для волновых уравнений. Рассмотрен метод, основанный на возможности прямого вычисления градиента функционала невязки через решение сопряженной задачи для уравнения в частных производных. Приведены результаты модельных расчетов, показавшие высокую эффективность метода. Полученные результаты позволят продвинуться в создании 3D ультразвуковых томографов высокого разрешения.

Гончарский А.В., Романов С.Ю. «Итерационные методы решения обратных задач ультразвуковой томографии» Вычислительные методы и программирование, 16, № 4, с. 464-475 (2015)

Статья посвящена строгому математическому обоснованию итерационных методов решения обратных задач ультразвуковой томографии. Обратные задачи ультразвуковой томографии рассматриваются в рамках скалярной модели волнового уравнения. Эта модель учитывает такие волновые эффекты, как дифракция, рефракция и др. Обратная задача рассматривается как коэффициентная обратная задача. На строгом математическом уровне получено представление для производной Фреше функционала невязки по скорости распространения волн с(r), которая характеризует неоднородную структуру объекта. Представление для производной Фреше получено как для двумерных задач, так и в трехмерном случае. Используя полученное представление для производной Фреше, авторы статьи предлагают для решения обратной задачи использовать градиентные методы минимизации функционала невязки. Предложенная в статье итерационная процедура допускает высокий уровень распараллеливания на суперкомпьютере.

Горелов С.Л., Иванилова П.В. «Об аэродинамической задаче Ньютона» Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика–Математика, № 3, с. 15-27 (2022)

Цель. Найти образующую тела вращения минимального лобового сопротивления движущегося с большой скоростью в “редкой” среде Ньютона, либо в сильно разреженном газе. Процедура и методы. Исследуется вариационная постановка и решается аэродинамическая задача Ньютона о поиске образующей тела вращения минимального лобового сопротивления движущегося в “редкой” среде. Выводится закон сопротивления Ньютона, формула сопротивления тела, ставится и решается соответствующая вариационная задача. Аналогичная задача ставится для движения тела с большой скоростью в сильно разреженном газе. Результаты. Получены образующие для осесимметричного тела минимального сопротивления движущегося в невязком газе (модель Ньютона) или в сильно разреженном газе (свободномолекулярная модель).Теоретическое и прикладное значение Результаты, полученные в данной работе имеют большое значения для создания космических летательных аппаратов. Аэродинамическое сопротивление тел вращения, вариационная задача, локальные методы 10.18384/2310-7251-2022-3-15-27

Горобец А.В. «Мучительная индустриализация научного CFD кода для гибридных суперкомпьютеров» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 107-108 (2022)

Рассматривается гетерогенный программный комплекс NOISEtte для моделирования турбулентных течений и аэродинамического шума от них. Для распараллеливания используются стандарты MPI, OpenMP и OpenCL, что позволяет задействовать много CPU и GPU, причем разных производителей

Абалакин И.В., Бахвалов П.А., Горобец А.В., Дубень А.П., Козубская Т.К. «Параллельный программный комплекс NOISEtte для крупномасштабных расчетов задач аэродинамики и аэроакустики» Вычислительные методы и программирование, 13, № 3, с. 110-125 (2012)

Представлен программный комплекс NOISEtte, основанный на схемах повышенной точности с определением переменных в узлах неструктурированных сеток, который позволяет моделировать задачи газовой динамики и аэроакустики с использованием десятков тысяч процессорных ядер суперкомпьютера. Приводится обзор лежащих в основе численных методов и моделей, включающий в себя пространственную дискретизацию, интегрирование по времени, модели турбулентности и модели дальнего поля. Подробно описаны особенности программной реализации. Большое внимание уделяется распараллеливанию в рамках двухуровневой модели MPI+OpenMP.

Ворошнин Д.В., Горобец А.В., Дубень А.П., Козубская Т.К., Маракуева О.В. «Разработка 3D газодинамического решателя в рамках системы проектирования и расчета турбомашин Turbo R&D» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 273 (2022)

Приводится описание основного функционала и характеристик 3D газодинамического решателя уравнений Навье–Стокса NOISEtte, разрабатываемого в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН. Приводится оценка его возможностей при решении задач турбомашиностроения на базе валидации, сравнения результатов и скорости работы с коммерческими решателями для ряда различных задач: плоских решеток, 3D многоступенчатых конфигураций компрессоров и турбин. Также обсуждаются преимущества решателя перед существующими коммерческими кодами и основные этапы его дальнейшего развития.

Ворошнин Д.В., Горобец А.В., Дубень А.П., Загитов Р.А., Козубская Т.К., Маракуева О.В., Овчинников А.И., Шуваев Н.В. «Разработка системы проектирования и расчета турбомашин Turbo R&D» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 274 (2022)

Приводится описание основного функционала блочно-структурированного сеточного генератора для лопаточных машин, эффективность которого уже подтверждена на обширной базе примеров турбомашин различного типа. Также обсуждаются преимущества разрабатываемого сеточного генератора перед существующими коммерческими кодами и основные этапы его дальнейшего развития.

Батурин О.В., Горячкин Е.С., Зубанов В.М., Попов Г.М., Щербань А.И. «Численное исследование влияния входной неравномерности потока на характеристики ступени вентилятора газотурбинного двигателя» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 261-265 (2022)

Грач В.С., Демехов А.Г. «Резонансное взаимодействие энергичных электронов с радиоизлучением в магнитосферах экзопланет» Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 65, № 4, с. 249-268 (2022)

Анализируется резонансное взаимодействие энергичных электронов с радиоизлучением в магнитосферах экзопланет на примере планеты Tau Bootis b. Рассмотрены условия этого взаимодействия и его влияние на параметры электронов, определяющие радиоизлучение, которое может быть детектировано на Земле. Исследованы особенности такого взаимодействия по сравнению с взаимодействием энергичных электронов с авроральным километровым радиоизлучением в магнитосфере Земли. Показано, что при рассматриваемых параметрах магнитосферы Tau Bootis b и радиоизлучения в ней резонансное взаимодействие электронов с радиоизлучением является существенно нелинейным. При конечной длительности волнового пакета взаимодействие может приводить к существенному ускорению частиц в широком диапазоне энергий (от десятков до сотен килоэлектронвольт).

Ипатов А.В., Рахимов И.А., Гренков С.А., Кольцов Н.Е. «Результаты мониторинга мазерного излучения ОН с частотой 1665 МГц в источниках W3, W49, W51 и W75 на радиотелескопе РТ-32 в обсерватории «Светлое»» Труды Института прикладной астрономии РАН № 60, с. 27-38 (2022)

Основной целью данной работы является выявление длительной переменности спектров космического мазерного радиоизлучения межзвездного гидроксила за период 2009–2020 гг. в источниках W3(OH), W49, W51 и W75 на частоте 1665.402 МГц в двух круговых поляризациях, наблюдения которых проводятся в рамках программы Ru-OH на радиотелескопе РТ-32 комплекса «Квазар-КВО» в обсерватории «Светлое» с 2006 г. Считается, что изменения космического мазерного излучения в долговременных масштабах может быть обусловлено вариациями внутренних свойств источников. По этой причине обобщенные данные о переменности отдельных компонент мазерных источников могут представлять интерес для астрофизиков при построении математических моделей космических мазеров и анализа физических условий в областях звездообразования. Методика наблюдений и обработки. Наблюдения мазеров гидроксила проводятся с использованием штатного приемного устройства радиотелескопа РТ-32 диапазона L, видеоконвертеров и БПФ-спектрометра. Регистрация спектров излучения источника сигнала выполняется по методу «On source–Off source» с калибровкой амплитуды потока по стабильному калибровочному источнику радиоизлучения в континууме. Зарегистрированные на заданном интервале времени (∼180–600 с) спектральные профили проходят тщательную визуальную отбраковку на предмет искажения помехами и/или аппаратурными эффектами и последующую статистическую обработку. В результате статистической обработки построены зависимости интенсивности радиоизлучения, которые позволяют выявить тренды к усилению или ослаблению компонент спектральных профилей радиоизлучения, а в отдельных случаях – выявить длительные усиления или ослабления этих компонент во время вспышечной активности источников мазерного излучения. Основные результаты. Проведенные на радиотелескопе РТ-32 в обсерватории «Светлое» регулярные спектральные наблюдения областей источников мазерного излучения OH в W3(OH), W49, W51 и W75 на частоте 1665 МГц позволили отследить и выявить переменность отдельных компонент их излучения на основе однородных данных.

Григорьев А.И., Колбнева Н.Ю., Ширяева С.О «Нелинейные монопольное и дипольное акустические излучения слабо заряженной капли, осциллирующей в однородном электростатическом поле» Прикладная математика и механика, 86, № 6, с. 938-957 (2022)

В асимптотических расчетах второго порядка малости по малой безразмерной амплитуде осцилляций капель естественного происхождения в материальной среде во внутриоблачном или приземном электрическом поле показывается, что среди прочих мод возбуждаются нулевая и первая моды осцилляций капли, не имеющие места в расчетах первого порядка малости. Рассчитывается интенсивность акустического излучения от них. Расчеты проводятся на модели идеальной несжимаемой электропроводной жидкости. Показано, что интенсивность монопольного акустического излучения от капли на шесть порядков более интенсивно, чем дипольного. Интенсивность монопольного излучения в используемом квадратичном по безразмерной амплитуде осцилляций приближении не зависит от радиуса капли и напряженности внешнего электростатического поля, интенсивность дипольного излучения от радиуса капли зависит существенно. Зависимость от напряженности внешнего электростатического поля появляется лишь в третьем порядке малости. Акустическое излучение от осциллирующих дождевых капель идет в слышимом диапазоне частот, а от облачных капель и капель тумана – в ультразвуком диапазоне. Временная зависимость акустического излучения как монопольного так и дипольного от капли при начальном возбуждении конечного отрезка сплошного спектра мод имеет вид биений.

Бобков В.Г., Григорьева М.С. «Численное исследование влияния земли на аэродинамические характристики жёсткого винта вертолёта» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 88-90 (2022)

Расчёт аэродинамических характеристик при обтекании винта вертолёта является актуальной задачей из-за многообразия типов вертолётов, видов винтов, конфигурации лопастей и режимов работы винта. Численные исследования обтекания винта необходимы и все шире применяются при разработке и проектировании вертолётов для определения характеристик летательного аппарата на этапе проектирования. Одним из сложных для анализа аэродинамики винта вертолета является режим работы на предельно низких высотах из-за влияния земли на аэродинамические характеристики винта вертолёта. Целью данной работы являлось численное исследование влияния земли на аэродинамические характеристики жёсткого винта вертолёта при осевом обтекании.

Громыко Ю.В., Цырюльников И.С., Маслов А.А. «К разработке методики определения параметров потока в импульсных аэродинамических трубах» Теплофизика и аэромеханика, № 5, с. 695-708 (2022)

Рассмотрены существующие подходы к определению параметров потока в рабочей части импульсных аэродинамических труб и намечены пути их усовершенствования. Разработан алгоритм расчета параметров потока в сверхзвуковых высокоэнтальпийных аэродинамических трубах кратковременного действия с использованием экспериментальных значений давления в форкамере, полного давления за прямым скачком, скорости и температуры торможения потока в зависимости от времени. Показано, что результаты измерений и расчетов, полученные с помощью данного алгоритма определения параметров потока, хорошо согласуются с расчетами параметров потока, выполненными на основе газодинамических соотношений с учетом тепловых потерь в рабочем тракте аэродинамической трубы.

Пасынков В.В., Суркис И.Ф., Титов Е.В., Гулидов Д.А., Широкий С.М. «Обработка и анализ РСДБ-наблюдений космических аппаратов системы ГЛОНАСС комплексом «Квазар-КВО» Труды Института прикладной астрономии РАН № 61, с. 3–27 (2022)

Изложен подход к решению проблемы повышения точности определения эфемерид ГЛОНАСС до уровня, обеспечивающего конкурентоспособность системы на мировом рынке соответствующих услуг. Подход основан на совместном использовании следующих «техник»: ГНСС, лазерная локация спутников ГЛОНАСС с помощью квантово-оптической системы и РСДБ-наблюдения спутников с дальнейшей совместной обработкой измерений. Показано, что необходимым условием для реализации предлагаемого подхода является процедура совмещения систем координат, используемых в перечисленных методах. Продемонстрирована возможность такого совмещения на примере совместного использования ГНСС-техники (апостериорные эфемериды), техники КОС и РСДБ. В мае 2017 г. проведен эксперимент по наблюдению КА ГЛОНАСС радиотелескопами РТ-32 обсерваторий «Бадары», «Светлое», «Зеленчукская» РСДБ-комплекса «Квазар-КВО». В связи с ограниченным приемным диапазоном радиотелескопов наблюдения проведены только в диапазоне L1 (18 см). Корреляционная обработка выполнена на Программном корреляторе РАН со специально доработанным программным обеспечением. Определены групповая и фазовая РСДБ-задержки сигнала. В ходе анализа данных наблюдений ионосферная задержка учтена с помощью ионосферных карт полного электронного содержания, получаемых по данным ГНСС-приемников. Для расчета тропосферных задержек использовано несколько методов: объединенная в SINEX-файлах информация от разных источников данных, данных РСДБ-наблюдений и данных радиометров водяного пара; наиболее точными в данном эксперименте оказались данные SINEX-файлов. Параметры стандартов времени станций определены как по данным ГНСС-приемников с привлечением информации от КОС о дальности до КА, так и по РСДБ-наблюдениям. В результате анализа показано, что достигнут миллиметровый уровень (6–18 мм) точности интерпретации новой навигационной функции РСДБ-задержки, полученной по сигналам системы ГЛОНАСС при работе РСДБ-станций по навигационному сигналу в одночастотном режиме (диапазон L1), и сантиметровый уровень точности определения рассогласования координат, формируемых с использованием различных техник (РСДБ–ГНСС–КОС). Разработаны предложения по совершенствованию РСДБ-техники при работе по навигационным сигналам КА системы ГЛОНАСС.

Бородина И.А., Зайцев Б.Д., Алсовэйди А.К.М., Караваева О.А., Гулий О.И. «Биологический датчик на основе акустической щелевой моды с использованием микробных клеток для определения ампициллина» Акустический журнал, 68, № 6, с. 583-588 (2022)

Представлен биологический датчик для определения ампициллина в проводящих растворах. Датчик создан на основе акустической щелевой моды в структуре, состоящей из двух пьезопластин ниобата лития различных срезов, разделенных воздушным зазором. Одна из пьезопластин служила дном жидкостного контейнера, в который вносилась суспензия микробных клеток, чувствительных к изучаемому антибиотику. Измерялась глубина резонансных пиков на частотной характеристике полных потерь датчика. После этого в контейнер добавлялся исследуемый антибиотик, и измерения повторялись. Аналитическим сигналом, свидетельствующим о появлении антибиотика в суспензии клеток, служило изменение глубины резонансных пиков после его добавления в контейнер.

Голенцов Д.А., Гулин А.Г., Лихтер В.А., Улыбышев К.Е. «Экспериментальное исследование и приближенная теоретическая модель образования положительно заряженных микрочастиц при разрушении металлических тел» Фундаментальные и прикладные проблемы газовой динамики и физической химии в авиационном двигателестроении. Сборник научных трудов, с. 94-100 (2020)

Демин И.Ю., Гурбатов С.Н., Лисин А.А., Карабасов С.А. «Численный анализ эволюции интенсивных аэродинамических струй в задачах с неплоской геометрией» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 114-115 (2022)

Представлена гибридная акустическая модель для оценки спектральной плотности шума на больших расстояниях от сверхзвуковых струй. В ближней зоне задачи, включающей струю и ее ближнее акустическое поле, решаются уравнения Навье–Стокса с учетом моделирования турбулентности и ударных волн (скачков уплотнения), и затем происходит расчет трехмерного акустического переноса. Полученное решение для ближнего поля используется в качестве граничного условия для эволюционного уравнения Бюргерса. Для решения последнего разработана эффективная численная схема в спектральной области с учетом неплоской задачи (сферическая и цилиндрическая расходимость) звукопереноса. Представлены примеры расчета сверхзвуковых струй из эксперимента LTRAC (Университета Монаш, Австралия) и ТUTA (Техасский Университет, США).

Гусев В.А., Жарков Д.А. «Акустические поля и радиационные силы, создаваемые стоячей поверхностной волной в слоистых вязких средах» Акустический журнал, 68, № 6, с. 589-604 (2022)

Рассчитаны поля, амплитудные и дисперсионные характеристики поверхностной акустической волны в системах: “вязкое жидкое полупространство–твердое полупространство” и “слой вязкой жидкости–упругое полупространство” с учетом сдвиговых компонент в жидкости. Рассчитано результирующее радиационное давление, возникающее в слое вязкой жидкости со стороны стоячей поверхностной волны и действующее на элемент ее объема за счет нелинейности уравнений движения в одномодовом и двухмодовом режимах. Показано, что наличие вязкости приводит к нарушению строгой периодичности и симметричности полей радиационных сил и акустических течений. Сдвиговые компоненты вызывают локализованные в узкой приграничной области, но значительные по величине силы радиационного давления. Возбуждение в системе нескольких волновых мод создает предпосылки для создания сложных пространственных распределений полей радиационных сил. Управляя частотой волны и толщиной слоя, можно добиться либо преобладания поля одной моды, либо сопоставимого вклада нескольких мод. В окрестности волнового резонанса преобладает основная мода.

Гусева Е.К., Стрелец М.Х., Травин А.К., Шур М.Л. «Численное моделирование криволинейного турбулентного следа при наличии неблагоприятного градиента давления» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 109-113 (2022)

Надежный расчет характеристик криволинейных турбулентных следов, подверженных воздействию неблагоприятного градиента давления (НГД), является необходимым элементом расчетной оптимизации крыльев современных пассажирских самолетов, в которых для повышения подъемной силы при малых скоростях полета (на режимах взлета и посадки) применяется механизация крыла. При этом следы предкрылка и основного крыла попадают в область НГД, индуцированного отклоненным закрылком, что приводит к увеличению поперечной ширины следа и появлению в нем сильно заторможенной области или даже формированию локальной зоны возвратного течения («висячей» зоны отрыва). Это, в свою очередь, влечет за собой уменьшение эффективного угла поворота следа и ограничение максимальной подъемной силы. Оптимизации таких крыльев требует многовариантных расчетов на основе осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса (RANS) в сочетании с полуэмпирическими моделями турбулентности, которые на протяжении многих лет были и до сих пор остаются основным вычислительным инструментом таких расчетов при практически значимых (высоких) числах Рейнольдса.