Смирнов Н.Н., Киселев А.Б., Тюренкова В.В., Назаренко А.И., Усовик И.В. «Анализ разрушения и фрагментации космических аппаратов при высокоскоростных столкновениях» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 9-10(147-148), с. 22-31 (2020)

Из-за деятельности человека в космосе появилась новая проблема – космический мусор, образованный ступенями ракет, изменившими свою орбиту спутниками и другими неуправляемыми космическими объектами. Уже сейчас космический мусор представляет значительную угрозу для космических полетов и долгосрочных орбитальных миссий. Поэтому на сегодняшний день защита космических аппаратов от возможного столкновения с фрагментами космического мусора является актуальной задачей. Например, защита от крупных фрагментов космического мусора на международной космической станции происходит путем коррекции ее орбиты. Такая стратегия защиты требует разработки эффективной модели прогнозирования и анализа движения космического мусора с учетом взаимных столкновений космических объектов различных размеров. Данная статья посвящена созданию математической модели, описывающей соударение и разрушение космических объектов при их высокоскоростном соударении

Куприянова Е.Г., Кальтман Т.И., Накаряков В.М., Колотков Д.Ю., Кузнецов А.А. «О микроволновом отклике на бегущую симметричную быструю магнитозвуковую волну» Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 65, № 4, с. 287-300 (2022)

Исследован наблюдаемный отклик микроволнового излучения на возмущение поперечно-неоднородного плазменного слоя, вытянутого вдоль однородного магнитного поля, бегущей вдоль него симметричной (sausage) быстрой магнитозвуковой волной. Двумерное моделирование проведено в рамках аналитического решения системы линеаризованных уравнений магнитогидродинамики. Источником гиросинхротронного излучения являются ускоренные электроны, заполняющие только часть слоя. Показано, что для гиросинхротронных источников с поперечным размером, существенно меньшим ширины слоя, для всех углов зрения происходит усиление микроволнового отклика на быструю магнитозвуковую волну: глубина модуляции излучения на порядок превышает исходную амплитуду волны, в то время как для гиросинхротронных источников с размером больше ширины слоя имеет место обратный эффект. Контраст глубины модуляции излучения узких и широких источников растёт с повышением разницы концентраций в слое и вне его. Найдено, что микроволновый отклик на быструю магнитозвуковую волну слоя является нелинейным, что при определённых сочетаниях параметров приводит к полному исчезновению периодического отклика или к удвоению его частоты.

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.

Неклюдов Д.А., Сильвестров И.Ю., Чеверда В.А. «Итерационный метод решения трехмерного уравнения Гельмгольца с "почти аналитическим" предобусловливателем для моделирования акустических волновых полей в задачах сейсморазведки» Вычислительные методы и программирование, 15, № 3, с. 514-529 (2014)

Предложен подход к итерационному решению уравнения Гельмгольца в трехмерно-неоднородных средах для задач моделирования процессов распространения акустических волн, основанный на применении классического итерационного метода крыловского типа для несимметричных матриц с предобусловливателем. Отличительной чертой предлагаемого подхода является выбор предобусловливателя, в качестве которого мы используем решение трехмерного уравнения Гельмгольца с комплексным коэффициентом, зависящим от одной пространственной переменной (глубины). Одномерная скорость в предобусловливателе выбирается таким образом, чтобы наилучшим способом (в смысле наименьших квадратов) приблизить реальную трехмерно-неоднородную скоростную модель. Оператор Гельмгольца исходной задачи представляется как возмущение предобусловливателя. Как результат, умножение матрицы предобусловленной линейной системы на вектор может быть эффективно выполнено с помощью быстрых численных процедур, таких как двумерное быстрое преобразование Фурье и матричная прогонка. В предложенном подходе существует возможность не использовать конечно-разностные аппроксимации частных производных, что позволяет применять весьма редкую сетку при дискретизации задачи. Численные эксперименты показывают, что этот подход позволяет весьма эффективно рассчитывать волновые поля в частотной области в трехмерно-неоднородных средах с умеренными латеральными вариациями скорости.

Воротников Г.В., Зиновьев Е.А., Некрасова С.О. «Уравнения колебаний газа в канале кольцевого сечения с продольным градиентом температур» Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика, 22, № 2, с. 111-122 (2022)

При выборе конструктивно-компоновочной схемы термоакустического преобразователя к особым требованиям относят размещение теплообменников в зонах подвода и отвода тепла. Наиболее перспективными в этом плане являются коаксиальные схемы с соосным расположением (труба в трубе) каналов акустического тракта. Такие конструктивные особенности ставят свои оптимизационные задачи. Для их решения необходимо выявить особенности изменения динамических параметров осциллирующего газа в условиях акустической волны. В представленной работе получено линейное дифференциальное уравнение второго порядка для осцилляций давления в канале кольцевого сечения при наличии постоянного продольного температурного градиента на основании линеаризованных уравнений механики сжимаемой среды, которое не зависит от других динамических параметров. Решение уравнения позволяет представить выражения динамических параметров колебаний газа, таких как скорость, плотность, температура, как функции динамического давления. Показано, что полученное уравнение является более общим случаем уравнения Ротта, полученного для канала круглого сечения при тех же условиях. Уравнения динамических параметров, полученные в данной работе, применяются к измерениям распределения акустической мощности в термоакустическом преобразователе и позволяют моделировать линейные акустические процессы в коаксиальных каналах термоакустических устройств.

Ненадович В.Д., Соколов А.Л. «Стойкость уголкового отражателя с диэлектрическим просветляющим покрытием к действию факторов космическогого пространства» Оптический журнал, 89, № 7, с. 37-44 (2022)

Предмет исследования. Негативное воздействие корпускулярных излучений космического пространства на оптические свойства уголкового отражателя с многослойным диэлектрическим покрытием. Цель работы. Изучение целесообразности нанесения двуслойного просветляющего диэлектрического покрытия для излучения с длиной волны 532 нм на входную грань уголкового отражателя, эксплуатируемого в условиях высокоорбитальных космических аппаратов. Метод исследования. Проведены электронно-протонные облучения, имитирующие воздействие горячей магнитосферной плазмы на уголковые отражатели с просветляющими покрытиями и без таковых, на моделирующей установке. Так как уголковый отражатель изготовлен из радиационно-стойкого кварцевого стекла КУ-1, особое внимание уделено развитию электростатических разрядов, сопровождавших облучение образцов. Основные результаты. Показано, что наведенная оптическая плотность покрытия входной грани уголковых отражателей, обусловленная воздействием частиц магнитосферной плазмы, возрастает с расстоянием от геометрического центра апертуры входной грани к металлической оправе. Это объясняется тем, что в окрестности оправы наблюдались максимальные по интенсивности разряды, приводящие к деструкции приповерхностных слоев облучаемых образцов. Экспериментально установлено, что просветляющий эффект двуслойного покрытия, состоящего из диоксидов гафния (HfO₂, толщина около 25 нм) и кремния (SiO₂, толщина около 100 нм), с ростом дозы облучения нивелируется. Практическая значимость. Представленные результаты показывают, что исследованное просветляющее двуслойное покрытие целесообразно использовать на оптических системах высокоорбитальных космических аппаратов со сроком активного существования не более 6 лет либо в условиях с меньшей дозовой нагрузкой.

Шалунов А.В., Хмелев В.Н., Терентьев С.А., Нестеров В.А. «Выявление режимов и условий удаления влаги из материалов бесконтактным воздействием ультразвуковых колебаний» Инженерно-физический журнал, 95, № 4, с. 925-933 (2022)

Исследована возможность интенсификации сушки материалов бесконтактным ультразвуковым воздействием на частоте 22 кГц при уровнях звукового давления до 175 дБ. Выявлено существенное увеличение скорости сушки материалов в диапазоне уровней звукового давления от 160 до 165 дБ, что обусловлено реализацией механизмов удаления влаги из высушиваемого материала без фазового перехода, т.е. за счет диспергирования свободной влаги с поверхности материала ультразвуковыми колебаниями. При этом время сушки материала сокращается более чем на 40% по сравнению с его сушкой обычным сушильным аппаратом при потреблении УЗ аппаратом не более 25% от электрической мощности обычного сушильного аппарата, необходимой для высушивания материала массой 0.25 кг. Дальнейшее ускорение процесса не всегда целесообразно, поскольку сокращение времени сушки материала на 57.1% при воздействии на него звукового давления в 175 дБ требует более чем трехкратного (82% от полной электрической мощности сушильного аппарата) увеличения энергозатрат на создание УЗ колебаний

Нигматуллин Р.З., Терентьева Л.В. «Моделирование тонального шума турбины низкого давления» Авиационные двигатели, № 2, с. 3-14 (2019)

На основе численного интегрирования системы нестационарных осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса в трехмерной постановке определены тональные характеристики шума, генерируемого в выходном сечении двухступенчатой турбины низкого давления на разных режимах работы. Приведено сравнение результатов расчета с доступными экспериментальными данными. Ключевые слова: тональный шум, турбина низкого давления, радиально-модальный анализ, URANS

Пономарева Е.Н., Соловьев А.Н., Матросов А.А., Чебаненко В.А., Нижник Д.А., Егорова А.А., Красильникова А.А. «Математическое моделирование акустического поля для воздействия на репродуктивные клетки рыб в криозащитном растворе при эквилибрации» Биофизика, 67, № 4, с. 689-699 (2022)

DOI: 10.31857/S000630292204007X

Никитин Г.В., Семенов К.В., Шишкалов А.В., Леонтьев А.В. «Метод распознавания структурного элемента "номер по порядку" в протокольных блоках с мультиплексированием речевых данных в спутниковых системах связи» Вопросы оборонной техники Научно-технический журнал. Серия 16. Технические средства противодействия терроризму, № 9-10(159-160), с. 9-18 (2021)

Рассмотрены особенности структурного элемента «номер по порядку» протокольных блоков, формируемых протоколом мультиплексирования речевых данных на прикладном уровне сетевого оборудования спутниковых систем связи (ССС). Предложен информативный признак распознавания данного структурного элемента в протокольных блоках данных (ПБД). Информативный признак основан на оценке разработанного показателя постоянства приращения значений числовой последовательности, образованной двоичными символами ПБД с помощью окна анализа. Представлены результаты имитационного моделирования при различных задержках в буфере сетевого оборудования и значений вероятности битовой ошибки в принимаемом цифровом потоке. Предложен метод распознавания структурного элемента «номер по порядку» и проведена оценка ошибок распознавания первого и второго рода.

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".

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".

Вилков Е.А., Бышевский-Конопко О.А., Темная О.С., Калябин Д.В., Никитов С.А. «Электрозвуковые волны в PT-симметричной структуре пьезоэлектриков вблизи особой точки» Письма в Журнал технической физики, 48, № 24, с. 38-41 (2022)

Теоретически исследованы спектральные свойства щелевых электрозвуковых волн в PT-симметричной структуре пьезоэлектриков класса симметрии 6, разделенных зазором. Установлено, что при определенном уровне потерь и усиления в пьезоэлектриках происходит пересечение симметричной и антисимметричной мод. Точка пересечения определяет особую точку PT-симметричной структуры. Показано, что зависимость амплитуды от частоты в особой точке имеет экстремально узкий резонансный пик, что открывает возможность создания сверхчувствительных датчиков на основе PT-симметричных физических структур. Ключевые слова: PT-симметрия, пьезоэлектрик, электрозвуковые волны, щелевая структура.

Исаев С.А., Судаков А.Г., Никущенко Д.В., Усачов А.Е., Чулюнин А.Ю., Дубко Е.Б. «RANS расчеты интенсивных отрывных и смерчевых течений на структурированных пластинах и стенках каналов в цифровых двойниках экспериментальных стендов Института механики МГУ и КАЗНЦ РАН» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 151-157 (2022)

Тестирование современных, в особенности, отечественных пакетных технологий на цифровых аналогах экспериментальных стендов РФ представляет актуальную задачу для обеспечения информационной безопасности. Мировую значимость такому тестированию придает выбор в качестве решаемых задач самоорганизующихся высокоинтенсивных отрывных и смерчевых пристеночных потоков около структурированных поверхностей с наклонными канавками на пластине и стенке узкого канала. Представляются некоторые результаты проведенных исследований и обозначаются их желаемые перспективы.

Новиков А.В., Образ А.О., Фёдоров А.В. «Влияние микропрофилирования на неустойчивость поперечного течения на сверхзвуковом стреловидном крыле» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 224-227 (2022)

Около поверхности стреловидного (скользящего) крыла при типичной компоновке сверхзвукового самолёта развивается поперечное течение, которое направлено перпендикулярно к линии тока на внешней границе пограничного слоя (ПС). В таком пограничном слое может развиваться неустойчивость поперечного течения (или CF-неустойчивость, от английского термина cross flow). В условиях полёта, как правило, доминирует стационарная СF-неустойчивость. Она эффективно возбуждается микронеровностями обшивки крыла и представляет собой вихри, которые развиваются вдоль линий тока невязкого обтекания и локализованы в пограничном слое. Если начальная амплитуда CF-неустойчивости достаточно мала, её развитие хорошо описывается линейной теорией устойчивости вплоть до критических амплитуд, начиная с которых включаются нелинейные механизмы. Последние приводят ко вторичной неустойчивости и ламинарно-турбулентному переходу (ЛТП). СF-неустойчивость, как правило, вызывает ЛТП раньше, чем развиваются другие неустойчивые моды. Поэтому для ламинаризации обтекания стреловидных крыльев прежде всего необходимо либо стабилизировать СF-неустойчивости, либо задержать нелинейные процессы её распада в турбулентность. Рассматривается возможность стабилизации CF-неустойчивости с помощью ряда длинных углублений, которые ориентированы примерно вдоль передней кромки скользящего крыла и имеют ширину, соизмеримую с толщиной пограничного слоя. Такое микропрофилирование (МП) вызывает эффект скольжения основного (невозмущённого) течения, что приводит к уменьшению скорости поперечного течения и, как следствие, снижению инкрементов роста CF-неустойчивости. Подобный способ затягивания ЛТП до сих пор подробно не исследовался. В работе с помощью численного моделирования и расчётов по линейной теории устойчивости (ЛТУ) исследуется влияние микропрофилирования на неустойчивость поперечного течения на модельном стреловидном крыле при обтекании потоком с числом Маха M∞=2

Жуков В.Т., Новикова Н.Д., Феодоритова О.Б. «Особенности методики численного трехмерного моделирования вязких многокомпонентных течений» Вычислительный эксперимент в аэроакустике и аэродинамике: Девятая российская конференция, г. Светлогорск Калининградской области, 26 сентября – 1 октября 2022 г.: Сборник тезисов, с. 138-141 (2022)

Обсуждаются особенности численной модели расчета нестационарных течений вязкой теплопроводной многокомпонентной газовой смеси.