Сабитов К.Б. «Прямая и обратные задачи для уравнения колебаний прямоугольной пластинки по отысканию источника» Журнал вычислительной математики и математической физики, 63, № 4, с. 614-628 (2023)

Для уравнения колебаний прямоугольной пластинки изучены начально-граничная и обратные задачи по отысканию правой части (источника колебаний). Решения задач построены в явном виде как суммы рядов и доказаны соответствующие теоремы единственности и существования. При обосновании существования решения обратной задачи по определению сомножителя правой части, зависящей от пространственных координат, возникает проблема малых знаменателей от двух натуральных переменных, в связи с чем установлены оценки об отделенности от нуля с соответствующей асимптотикой. Эти оценки позволили доказать существование решения этой задачи в классе регулярных решений, накладывая определенные условия гладкости на данные граничные функции.

Сабитов К.Б. «Колебания пластины с граничными условиями «шарнир–заделка»» Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Физико-математические науки, 26, № 4, с. 650-671 (2022)

Изучена начальная задача для уравнения колебаний прямоугольной пластины с граничными условиями типа «шарнир–заделка». Установлено энергетическое неравенство, из которого следует единственность решения поставленной начально-граничной задачи. Доказаны соответствующие теоремы существования и устойчивости решения задачи в классах регулярных и обобщенных решений. Существование решения поставленной задачи проводится методом спектрального анализа и оно построено в виде суммы ортогонального ряда по системе собственных функций соответствующей двумерной спектральной задачи, которая строится методом разделения переменных. Дано полное обоснование сходимости построенного трехмерного ряда в классе регулярных решений рассматриваемого уравнения. Обобщенное решение определяется как равномерный предел последовательности регулярных решений начально-граничной задачи. Ключевые слова: уравнение колебаний прямоугольной пластины, начально-граничная задача, энергетическое неравенство, единственность, ряд, существование, устойчивость

Савелова А.А., Бусарев В.В., Щербина М.П. «Оценка состава вещества астероидов по спектрам отражения с использованием метеоритных аналогов» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, 78, № 3, с. 2330801_-1-2330801_-7 (2023)

Представлена разработанная в среде MATLAB программа для оценки состава вещества астероидов на основе моделирования их спектров отражения с использованием данных об их метеоритных аналогах. Обсуждаются результаты моделирования и оценки состава вещества для 10 астероидов (1 Цереры, 4 Весты, 51 Немаузы, 65 Кибелы, 102 Мириам, 250 Беттины, 266 Алины, 379 Гуенны, 704 Интерамнии, 1474 Бейры). Для ряда астероидов (1 Церера, 4 Веста, 51 Немауза, 250 Беттина, 704 Интерамния) получено хорошее согласие между модельными спектрами отражения и наблюдаемыми.

Савин А.В., Савина О.И. «Акустические солитоны в геликоидах и спиральных нанолентах графена» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 163, № 6, с. 806-815 (2023)

Проведено численное моделирование динамики локальных областей продольного сжатия в геликоидах графена и в спиральных углеродных нанолентах. Показано, что движение сверхзвукового акустического солитона с постоянной скоростью без излучения фононов может происходить только в геликоидах с поперечным радиусом R<0.62 нм с безразмерной скоростью 1

Савин А.В., Савина О.И. «Акустические солитоны в геликоидах и спиральных нанолентах графена» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 163, № 6, с. 806-815 (2023)

Проведено численное моделирование динамики локальных областей продольного сжатия в геликоидах графена и в спиральных углеродных нанолентах. Показано, что движение сверхзвукового акустического солитона с постоянной скоростью без излучения фононов может происходить только в геликоидах с поперечным радиусом R<0.62 нм с безразмерной скоростью 1

Савченко В.В., Акатьев Дм.Ю., Губочкин И.В. «Исследование звукового строя национального языка на основе информационной теории восприятия речи» Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, № 3, с. 215-222 (2010)

Ставится и решается задача автоматического выделения и распознавания элементарных речевых единиц типа фонем из потока устной речи диктора по критерию их минимального информационного рассогласования в смысле Кульбака–Лейблера. Предложен новый алгоритм, основанный на решении последовательности задач R-альтернативной статистической классификации без учителя при переменном и нарастающем значении R=2, 3, и т.д. Рассматривается пример его практического применения в задаче исследования звукового (фонетического) строя речи жителей Нижегородской области.

Вертгейм И.И., Сагитов Р.В., Шарифулин А.Н. «Развитие малых трёхмерных возмущений двумерного дважды периодического течения с прокачкой» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 57-59 (2022)

Представлен линейный анализ устойчивости известного двумерного течения, порожденного силой, периодической по двум ортогональным координатам, при наличии прокачки в этой же плоскости (Zaks M., Pikovsky A., Kurths J. Steady viscous flow with fractal power spectrum //Phys. Rev. Lett., 1996. V.77. P. 4338-4341), к трехмерным возмущениям. Эти течения являются двумерными обобщениями известного пространственно-периодического течения Колмогорова, предложенного им в 1959 году, как модель каскадного переноса энергии в турбулентном потоке.

Баранец А.В., Мелентьев В.Д., Садовский А.Ф. «Особенности организации гидроакустической связи при обеспечении работы подводных сетевых систем» Гидроакустика, № 52, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/SbGA52.pdf (2022)

На основе анализа задач, решаемых корреспондентами в ходе информационного обмена и технических возможностей пропускной способности гидроакустического канала, произведена оценка максимально возможной скорости передачи на различных дистанциях. Сделан вывод о том, что оперативное управление автономными маневренными объектами реализовать по гидроакустическому каналу возможно только на дальностях до 4–6 км. Приведены типы сигналов для решения различных задач и варианты построения сетевой системы информационного обмена. Ключевые слова: сетевая система, корреспонденты, решаемые задачи, гидроакустический канал, ретрансляторы, межсредный переход, автономные донные линии связи

Белоножко Д.Ф., Садриева Н.М. «О ряби Фарадея на поверхности стратифицированной жидкости» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 33-35 (2022)

Рябью Фарадея называется периодическая рельефная структура, возникающая на горизонтальной свободной поверхности жидкости, заполняющей контейнер, который совершает малые вертикальные колебания. Явление обусловлено параметрической раскачкой малоамплитудных капиллярно-волновых возмущений свободной поверхности. В настоящей работе проводится теоретический анализ явления формирования ряби Фарадея при наличии вертикальной стратификации плотности жидкости. В результате исследования выяснилось, что при усилении стратификации в области длинных волн и низких частот появляется область индифферентности системы к параметрической раскачке. Она тем шире, тем больше вертикальный градиент плотности жидкости.

Сазонов С.В. «Генерация продольного ультразвука импульсами сдвиговой деформации в режиме спин-фононного эха» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 163, № 3, с. 335-343 (2023)

Предсказана возможность генерации импульсов продольного ультразвука гигагерцевых частот в режиме спин-фононного эха с помощью воздействия на намагниченный изотропный парамагнетик резонансными наносекундными импульсами сдвиговой деформации. Частота генерируемых эхо-сигналов продольного ультразвука в два раза превышает частоту импульсов, подаваемых на среду. Для реализации эффекта скорость продольного ультразвука не должна более чем в два раза превышать скорость волн деформации сдвига. Данный резонансный механизм импульсного режима генерации второй гармоники, сопровождающегося нелинейным преобразованием поперечного ультразвука в продольный, не имеет оптического аналога.

Орлов Д.А., Купреев С.А., Самусенко О.Е., Мельников В.М., Буркова И.В. «Методический подход к решению проблемы автономного парирования нештатных ситуаций при управлении космическим аппаратом» Вестник Российского университета дружбы народов (РУДН). Серия: Инженерные исследования, 24, № 1, с. 17-29 (2023)

В рамках основных тенденции развития мировой космической деятельности, состоящей из расширения состава околоземных орбитальных группировок космических аппаратов, активизациит исследования планет и тел Солнечной системы, повышении требований к качеству и надежности осуществления космических экспедиций, на первый план выдвигается проблема развития и усовершенствования методики оптимального управления, системного анализа, поддержки принятия решений в целях проектирования высокоэффективных систем управления космических аппаратов. К этим исследованиям относится формирование методических подходов к изучению оптимального управления аппаратами при их движении в атмосферах планет, автономному управлению космическим аппаратом в условиях неопределенности полетных ситуаций и др. Проблемным вопросом проектирования экспедиций дальнего космоса является организация эффективного управления космическим аппаратом при значительной его удаленности от наземных станций. При этом безальтернативное условие успешного осуществления программ полета – это разработка и применение автономных систем управления космического аппарата, основанных на использовании высокоэффективных технологий сбора и обработки измерительной информации, что предопределяет необходимость совершенствования методов и алгоритмов автономного принятия решений по управлению космическим аппаратом. Разработан новый методический подход к структурному построению автономных систем управления космического аппарата, основанный на созданных технологиях идентификации полетных ситуаций: обработка проводимых измерений; формирование логических решающих правил; прогнозирование траекторий полета и работоспособности бортовой аппаратуры. Приведена формальная постановка задачи автономного принятия решений по управлению космическим аппаратом.

Асфандияров Ш.А., Росницкий П.Б., Цысарь С.А., Юлдашев П.В., Хохлова В.А., Синицын В.Е., Мершина Е.А., Сапожников О.А. «Оценка толщинного профиля фантома черепа человека ультразвуковыми методами с использованием двумерной антенной решетки» Акустический журнал, 69, № 1, с. 84-91 (2023)

Представлены результаты оценки толщинного профиля фантома черепа с помощью ультразвуковой двумерной антенной решетки, состоящей из пьезоэлектрических элементов с центральной частотой излучения 2.1 МГц. В эксперименте использовались два ультразвуковых метода: поэлементное сканирование в А-режиме и визуализация методом формирования луча с задержкой и суммированием при фокусированном характере зондирующего пучка. Проведено сравнение толщинных профилей, полученных ультразвуковыми методами с эталонным методом рентгеновской компьютерной томографии. Показано, что ультразвуковая визуализация методом формирования луча с задержкой и суммированием при фокусированном характере зондирующего пучка позволяет принципиально оценить толщинный профиль фантома черепа. Ключевые слова: ультразвуковая диагностика, неоднородные среды, двумерная антенная решетка, череп, головной мозг, метод формирования луча с задержкой и суммированием

Гутник С.А., Сарычев В.А. «Исследование динамики системы двух связанных тел в плоскости круговой орбиты с применением методов компьютерной алгебры» Журнал вычислительной математики и математической физики, 63, № 1, с. 145-153 (2023)

Методы компьютерной алгебры применяются для определения равновесных ориентаций системы двух тел, соединенных сферическим шарниром, движущихся в центральном ньютоновом силовом поле по круговой орбите под действием гравитационного момента. Главное внимание уделяется изучению равновесных ориентаций связки двух тел в плоскости круговой орбиты. С применением символьного дифференцирования были получены дифференциальные уравнения движения в форме уравнений Лагранжа II рода. Предложен метод преобразования системы тригонометрических уравнений, определяющих равновесия, в систему алгебраических уравнений, которая, в свою очередь, путем вычисления результанта была сведена к одному алгебраическому уравнению 12 степени от одной неизвестной. Корни полученного алгебраического уравнения определяют равновесные ориентации связки двух тел в плоскости круговой орбиты. Проведена символьная факторизация полученного алгебраического уравнения на три полиномиальных множителя, каждый из которых задает определенный класс равновесных конфигураций. Классификация областей с равным числом положений равновесия выполнялась с использованием алгебраических методов построения дискриминантной гиперповерхности. Уравнения дискриминантной гиперповерхности, которая определяет границы областей с равным числом положений равновесия в пространстве параметров задачи, были получены с использованием символьных вычислений определителя матрицы результанта. Число положений равновесия системы двух тел в зависимости от параметров определялось путем численного анализа действительных корней полученных алгебраических уравнений.

Кохирова Г.И., Буриев А.М., Сафаров С.Н., Сатторзода А.А. «Динамика потенциально опасного астероида 2009 XO по наблюдениям в Гиссарской астрономической обсерватории» Известия Национальной академии наук Таджикистана. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук (ранее: Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук), № 3, с. 68-77 (2022)

Представлены результаты астрометрической обработки оптических наблюдений потенциально опасного астероида (438908) 2009 XO, проведенных в период его сближения с Землей в мае 2020 г. в Гиссарской астрономической обсерватории Института астрофизики НАНТ. Определены координаты, видимая траектория и вычислена орбита астероида. Показано, что точность астрометрических измерений не превышает 0.06" и 0.09" по прямому восхождению и склонению объекта, соответственно. Новые результаты хорошо согласуются с имеющимися динамическими данными. Показано, что в период сближения с Землей орбита астероида оставалась стабильной, следовательно, это сближение не представляло реальной опасности для Земли.

Муратов К.Р., Новиков В.Ф., Кулак С.М., Соколов Р.А., Сафаргалиев Р.Ф., Мусихин С.А., Проботюк В.В. «Учет жесткости стальных канатов при оценке силы их натяжения по результатам измерения частоты собственных колебаний» Дефектоскопия, № 2, с. 16-23 (2023)

Рассмотрены результаты ранее выполненного обследования стальных канатов вантового перехода, где определяли силу натяжения по частотам их поперечных колебаний. Выявлены особенности методики выполнения измерений собственных частот колебаний каната, касающиеся способа возбуждения колебаний, их ориентации и объема информативной выборки регистрируемых частот. Физическая модель, лежащая в основе методики измерений, не учитывает упругой изгибной реакции каната и вязкого трения. Показано, что учет таких факторов позволяет не только повысить точность измерения силы натяжения, но и открывает возможность выявления дефектов в канате. Например, обрыв волокон каната, его утонение в результате коррозии или истирания приводит к убыванию изгибной жесткости. Изменение состояния канатной смазки или проникновение жидкости внутрь каната приводит к изменению коэффициента затухания его колебаний. Результаты исследования могут быть использованы для создания мониторинговых систем состояния стальных канатов.

Кохирова Г.И., Буриев А.М., Сафаров С.Н., Сатторзода А.А. «Динамика потенциально опасного астероида 2009 XO по наблюдениям в Гиссарской астрономической обсерватории» Известия Национальной академии наук Таджикистана. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук (ранее: Известия Академии наук Республики Таджикистан. Отделение физико-математических, химических, геологических и технических наук), № 3, с. 68-77 (2022)

Представлены результаты астрометрической обработки оптических наблюдений потенциально опасного астероида (438908) 2009 XO, проведенных в период его сближения с Землей в мае 2020 г. в Гиссарской астрономической обсерватории Института астрофизики НАНТ. Определены координаты, видимая траектория и вычислена орбита астероида. Показано, что точность астрометрических измерений не превышает 0.06" и 0.09" по прямому восхождению и склонению объекта, соответственно. Новые результаты хорошо согласуются с имеющимися динамическими данными. Показано, что в период сближения с Землей орбита астероида оставалась стабильной, следовательно, это сближение не представляло реальной опасности для Земли.

Будникова П.А., Емельянов Н.В., Сафонов Б.С. «Уточнение модели движения спутника Линус астероида (22) Каллиопа» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, 78, № 2, с. 2320802 _-1- 2320802 _-10 (2023)

Выполнен анализ динамики спутника Линус астероида (22) Каллиопа. Получены и публикуются новые результаты. Проведены новые наблюдения спутника на Кавказской Горной обсерватории ГАИШ в период с октября 2021 по март 2022 года. Полученные астрометрические результаты представлены в статье. На основе обновленного состава наблюдений заново определены параметры орбиты спутника. Показано повышение точности эфемерид при добавлении новых наблюдений. Сделана новая попытка определения прецессии орбиты спутника, вызванной сжатием быстро вращающегося астероида. Целью было определение динамического сжатия центрального тела. Весь интервал наблюдений разделен на группы по времени. Из наблюдений каждой группы найдено положение оси орбиты спутника. Изменение положения оси дает искомую прецессию. Исследования на нескольких примерах показывают, что положение оси из таких групп наблюдений определяется весьма ненадежно. Причина заключается в сильной корреляции между определяемыми параметрами при ограниченной точности наблюдений. Намечены пути изучения прецессии путем совместного определения динамических параметров на основе всех имеющихся наблюдений.

Викулова Т.С., Диденкулов И.Н., Кулинич В.В., Прончатов-Рубцов Н.В., Сахаров Д.В. «Пузырьки в проточном акустическом резонаторе» Акустический журнал, 69, № 1, с. 7-12 (2023)

Приводятся результаты аналитического и численного исследования движения пузырьков в проточном резонаторе под действием радиационной силы и силы вязкого трения. Рассмотрены случаи слабых и сильных акустических полей. Ключевые слова: пузырьки, проточный резонатор, радиационная сила, слабые и сильные поля DOI: 10.31857/S032079192270006X, EDN: DBBTEE

Егошина В.Д., Гонгальский М.Б., Цурикова У.А., Свиридов А.П., Осминкина Л.А., Андреев В.Г. «Кавитационная активность водных суспензий пористых кремниевых наночастиц с различной степенью гидрофобности поверхности» Акустический журнал, 69, № 1, с. 92-100 (2023)

Исследована зависимость порогов акустической кавитации в водных суспензиях наночастиц пористого кремния (пКНЧ) от степени гидрофобности их поверхности. Наночастицы со средним размером 100 нм изготавливались механическим измельчением пленок пористого кремния (ПК) в этаноле. Согласно данным ИК-спектроскопии, такие пКНЧ исходно характеризуются гидрофильной по- верхностью. Для получения амфифильных (гидрофобно-гидрофильных) наночастиц, пленки ПК перед измельчением гидрофобизировались путем модификации поверхности октадецилсиланом. При измельчении в этаноле гидрофобных пленок ПК до наночастиц, происходит разрыв кремний- кремниевых связей с последующим их окислением, за счет чего поверхность частично гидрофилизируется. Показано, что порог акустической кавитации в суспензиях амфифильных пКНЧ существенно снижается по сравнению с гидрофильными КНЧ. Величина порога акустической кавитации в суспензии амфифильных наночастиц с концентрацией 1 мг/мл оставалась практически постоянной в течение 5 дней. Полученные результаты важны для разработки методов сонодинамической терапии раковых заболеваний с использованием пКНЧ. Ключевые слова: акустическая кавитация, пористые кремниевые наночастицы, пористый кремний, ультразвук, гидрофобность DOI: 10.31857/S032079192260038X, EDN: DAPXSE

Думин Ю.В., Лукашенко А.Т., Свирская Л.М. «О возможной интерпретации антикорреляции между температурой протонов и плотностью солнечного ветра» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, 78, № 3, с. 2330803_-1-2330803_-8 (2023)

Антикоррелированный характер распределения температуры и плотности протонов является хорошо известным свойством солнечного ветра. Однако вплоть до настоящего времени остаётся неясным, лежит ли в основе этого явления какой-либо универсальный физический механизм. К сожалению, простое рассмотрение, основанное на сопоставлении характерных времён релаксации температуры и плотности, с одной стороны, и давления, с другой стороны, сталкивается с проблемой неприменимости гидродинамического подхода в условиях, когда длина свободного пробега протонов значительно превышает пространственный размер анализируемых структур. Для разрешения этого противоречия обычно привлекаются те или иные виды МГД турбулентности, уменьшающие эффективные длины свободного пробега. В настоящей статье рассматривается альтернативный подход, основанный на электростатической (ленгмюровской) турбулентности, описываемой математическим формализмом спиновых гамильтонианов, который активно обсуждается в последнее время в литературе по статистической физике. Как вытекает из соответствующих расчётов, формирование антикоррелированных распределений температуры и плотности является универсальным свойством сильнонеравновесных плазменных состояний, описываемых гамильтонианами спинового типа, в процессе их приближения к состоянию термодинамического равновесия; и именно этот феномен мог бы лежать в основе антикорреляций, наблюдаемых в солнечном ветре.

Дубинский С.В., Севастьянов Ф.С., Костенко В.М., Денисов С.Л. «Исследование влияния ударных повреждений на усталостные характеристики композитного соединения “обшивка–стрингер” в условиях виброакустического нагружения» Акустический журнал, 69, № 2, с. 261-269 (2023)

Представлены результаты исследования усталостных характеристик выполненных из полимерного композиционного материала соединений типа “обшивка–стрингер” (Т-образцов), подвергающихся случайному виброакустическому нагружению с широким спектром. На основе анализа экспериментальных данных определены механизмы возникновения и развития повреждений, а также критерий и мода разрушения для образцов с дефектами от ударного воздействия и для образцов без дефектов. Продемонстрировано влияние ударных повреждений на усталостные характеристики исследуемых образцов при различной энергии удара и уровнях виброакустического нагружения. Выявлены основные закономерности влияния дефектов на усталостные характеристики, которые могут использоваться в дальнейшем при создании расчетных моделей развития повреждений в конструкциях из полимерного композиционного материала при виброакустическом нагружении. Ключевые слова: виброакустическое воздействие, динамический отклик, кривая усталости, ударное повреждение, полимерный композиционный материал (ПКМ) DOI: 10.31857/S0320791922600512, EDN: ITFWCI

Луцкий А.Е., Северин А.В. «Численное исследование влияния пористых элементов крыла на свойства сверхзвуковых концевых вихрей» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 94-102 (2023)

Исследовано влияние пористой законцовки крыла на формирование концевого вихря и его свойства при сверхзвуковом обтекании. Установлено, что пористая законцовка существенно влияет на структуру и параметры вихря, уменьшает его интенсивность.

Седельников А.В., Танеева А.С., Чугунков Е.В., Браткова М.Е., Рогова Т.И. «Оценка угловой скорости вращения малого космического аппарата "Аист-2Д" по данным измерений вектора индукции магнитного поля Земли» Авиакосмическое приборостроение, № 5, с. 14-20 (2023)

Проведена оценка угловой скорости вращательного движения малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли «Аист-2Д» на основе измерений вектора индукции магнитного поля Земли на участках стабилизации и программного поворота. Использован классический алгоритм оценки угловой скорости, позволяющий определить два из трёх её компонента, перпендикулярных вектору индукции магнитного поля Земли, а также алгоритм оценки, с помощью которого возможно получить все три компонента. Результаты оценок сравниваются с прямыми измерениями угловой скорости. Ключевые слова: угловая скорость, магнитометр, малый космический аппарат, измерения. DOI: 10.25791/aviakosmos.5.2023.1337

Мешков Е.Е., Мокрецов Р.В., Новикова И.А., Седов С.Ю., Смагин И.Р. «О возможности развития неустойчивости поверхности купола всплывающего пузыря» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 6-11 (2023)

Представлены результаты экспериментов по исследованию устойчивости купола водяного пузыря, всплывающего в растворе соли, с регистрацией методом PLIF течения в плоскости, совпадающей с осью симметрии пузыря. Эксперименты демонстрируют возможность развития неустойчивости в окрестности полюса купола подобного пузыря в соответствии с ранее опубликованными результатами расчетного моделирования.

Беркутов Р.Н., Попов В.А., Селезнев И.А. «История образования и развития предприятий гидроакустической отрасли (Четвертая часть)» Гидроакустика, № 52, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/SbGA52.pdf (2022)

Приведены подробные сведения об отечественных предприятиях гидроакустической отрасли, создававшихся в разные годы для удовлетворения потребностей Военно-морского флота и народного хозяйства страны в образцах техники для освещения подводной обстановки. Вводятся в научный оборот новые данные о производстве гидроакустических средств в республиках бывшего Советского Союза. Ключевые слова: гидроакустические средства и системы, гидроакустическая отрасль, гидроакустические средства военного и гражданского назначения

Никифоров С.Л., Селезнев И.А., Попов В.А. «Концепция создания единой базы данных по характеристикам морского дна для прогнозирования гидроакустических полей в морях Арктики» Гидроакустика, № 53, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA53.pdf (2022)

Промышленное освоение пространств и ресурсов Мирового океана – одно из главных направлений морской политики Российской Федерации и является обязательным условием сохранения и расширения ее сырьевой базы с целью обеспечения экономической и продовольственной независимости. В пределах шельфа России сосредоточены огромные запасы углеводородов, причем наибольшая их доля приходится на моря западной Арктики. В связи с этим особую актуальность приобретает разработка новых технических средств и передовых технологий для изучения геолого-геоморфологических, гидроакустических, гидрографических характеристик в первую очередь шельфовой зоны как наиболее перспективной с этой точки зрения. Рассмотрены отдельные задачи обеспечения морской деятельности России в важных акваториях Мирового океана, обусловливающие создание геоакустических баз данных и геоакустических моделей морского дна, необходимых всем носителям гидроакустических средств освещения подводной обстановки для оперативного прогнозирования условий наблюдения в районе плавания и обеспечения эффективной работы адаптивных алгоритмов обработки гидроакустической информации. Предложены концепция создания единой базы данных дна морских акваторий и технология его геоакустического моделирования. Приведены задачи, решаемые перспективным комплексом гидроакустических средств. Ключевые слова: база данных, геоинформационная система, цифровая модель рельефа дна, гидроакустические средства

Коваленко В.В., Селезнев И.А. «Оперативная океанография в интересах акустического подводного наблюдения» Гидроакустика, № 53, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA53.pdf (2022)

Рассмотрены принципы создания систем оперативной океанографии в приложении к задачам акустического подводного наблюдения. Охарактеризованы принципиально важные свойства таких систем. Среди базовых принципов одним из наиболее важных признано последовательное вложение локальных моделей и систем в региональные системы и далее в глобальные системы, а также сопряжение моделей и систем различного уровня. Показано, что состоятельность и практическая полезность систем оперативной океанографии в задачах гидроакустики связаны с удовлетворением идущих от приложений требований. Качество систем оперативной океанографии связывается с процедурами адаптивной выборки натурных данных об океанической среде и адаптивным моделированием. Ключевые слова: оперативная океанография, гидроакустические системы подводного наблюдения

Косинов А.Д., Кочарин В.Л., Ливерко А.В., Семенов А.Н., Семенов Н.В., Смородский Б.В., Толкачев С.Н., Яцких А.А. «Влияние малых углов атаки на возникновение турбулентности в сверхзвуковых пограничных слоях на стреловидных крыльях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 59-68 (2023)

Представлены новые (при числах Маха М=3 и 3.5) и обобщающие (для чисел Маха от 2 до 4) результаты экспериментальных исследований по влиянию малых углов атаки на ламинарнотурбулентный переход в сверхзвуковом пограничном слое стреловидного крыла с углом скольжения передней кромки 72°. Изменение угла атаки имело сильное влияние на числа Рейнольдса перехода. Получено уменьшение числа Рейнольдса перехода с ростом числа Маха. Измерения проводились термоанемометром постоянного сопротивления по отработанной процедуре для определения положения перехода. Впервые использован метод e^N для численной оценки чисел Рейнольдса перехода в сверхзвуковом пограничном слое стреловидного крыла с углом скольжения передней кромки 72°. Расчеты нарастания амплитуд стационарных и нестационарных мод поперечного течения в пограничном слое проводились по линейной теории устойчивости в рамках полной системы уравнений Лиза–Линя. Численные результаты говорят о том, что, по условиям экспериментов, ламинарно-турбулентный переход в пограничном слое на модели стреловидного крыла определяется нарастанием стационарных мод неустойчивости поперечного течения.

Перминов В.И., Перцев Н.Н., Далин П.А., Семенов В.А., Суходоев В.А., Медведева И.В., Железнов Ю.А. «Отклик собственного излучения области мезопаузы на короткопериодические изменения солнечной активности» Геомагнетизм и аэрономия, 63, № 1, с. 63-72 (2023)

Исследовано влияние 27-суточной солнечной осцилляции на температуру и интенсивность излучения области мезопаузы по одночасовым полуночным наблюдениям полос О₂А(0-1) и ОН(6-2) на Звенигородской научной станции в период 2000–2021 гг. Установлено, что отклик на изменение солнечной активности наблюдается во всех характеристиках атмосферного излучения как по годовым, так и по сезонным данным. В зимний период они статистически значимы для всех характеристик атмосферного излучения, а летом только для интенсивности О₂А(0-1). В летний период положительный отклик для излучения молекулярного кислорода ниже зимнего значения приблизительно в 2 раза. Обнаружено, что вариации в характеристиках атмосферного излучения находятся близко к противофазе с 27-суточной солнечной осцилляцией. При этом температура излучающего гидроксила в зимний период испытывает колебания со сдвигом на треть периода относительно максимума солнечной вариации.

Яцких А.А., Афанасьев Л.В., Кочарин В.Л., Семенов Н.В., Косинов А.Д. «Экспериментальное исследование формирования возмущений в сверхзвуковом пограничном слое пластины от двух импульсных источников» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 312-315 (2022)

Ламинарно-турбулентный переход пограничного слоя является сложным комплексным явлением для теоретического описания и экспериментального изучения. Турбулизация течения в пограничном слое происходит благодаря возникновению и эволюции возмущений различного типа, их роста и взаимодействия друг с другом. Сложность развития возмущений в пограничном слое затрудняет создание методов предсказания и теоретического описания ламинарно-турбулентного перехода. Для понимания и описания процесса эволюции возмущений в пограничном слое необходимы подробные экспериментальные исследования

Косинов А.Д., Кочарин В.Л., Ливерко А.В., Семенов А.Н., Семенов Н.В., Смородский Б.В., Толкачев С.Н., Яцких А.А. «Влияние малых углов атаки на возникновение турбулентности в сверхзвуковых пограничных слоях на стреловидных крыльях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 59-68 (2023)

Представлены новые (при числах Маха М=3 и 3.5) и обобщающие (для чисел Маха от 2 до 4) результаты экспериментальных исследований по влиянию малых углов атаки на ламинарнотурбулентный переход в сверхзвуковом пограничном слое стреловидного крыла с углом скольжения передней кромки 72°. Изменение угла атаки имело сильное влияние на числа Рейнольдса перехода. Получено уменьшение числа Рейнольдса перехода с ростом числа Маха. Измерения проводились термоанемометром постоянного сопротивления по отработанной процедуре для определения положения перехода. Впервые использован метод e^N для численной оценки чисел Рейнольдса перехода в сверхзвуковом пограничном слое стреловидного крыла с углом скольжения передней кромки 72°. Расчеты нарастания амплитуд стационарных и нестационарных мод поперечного течения в пограничном слое проводились по линейной теории устойчивости в рамках полной системы уравнений Лиза–Линя. Численные результаты говорят о том, что, по условиям экспериментов, ламинарно-турбулентный переход в пограничном слое на модели стреловидного крыла определяется нарастанием стационарных мод неустойчивости поперечного течения.

Хомутов Н.А., Семенова А.Е., Белоногов М.В., Ди Мартино Антонио, Хан Е.А., Пискунов М.В. «Особенности разрушения микроструи разбавленного полимерного раствора на основные и спутниковые микрокапли под действием внешнего вибрационного воздействия» Журнал технической физики, 93, № 1, с. 37-47 (2023)

Выполнено экспериментальное исследование морфологии ламинарного микроструйного потока разбавленных водных растворов альгината натрия без и с добавлением гидроксиэтилцеллюлозы после сопла, подверженного внешнему вибрационному возбуждению от действия обратного пьезоэлектрического эффекта. Изучено влияние концентрации полимера в растворе (0.5–5 mg/ml), расхода жидкости (4–26 ml/min) и частоты тока внешнего возмущения (0–1.2 kHz) на капиллярное дробление микроструи диаметром около 210 μm в диапазоне чисел Онезорге от 0.046 до 1.88 и чисел Рэйнольдса от 0.7 до 470. Выделены режимы течения микроструи и дробления на микрокапли с указанием границ переходов между ними и построена общая карта режимов. С учетом концентрации полимера в растворе показана зависимость длины разрушения микроструи от ее скорости. Установлены условия монодисперсного разрушения микроструи с равноудаленным расположением основных микрокапель в потоке, связанные с оптимальным балансом между молекулярной массой полимера в растворе, интенсивностью внешнего возмущения и временем релаксации напряжений в полимерных вязкоупругих микроструях. Изучена роль формирования структур типа "бусины-на-нити" в капиллярном разрушении микроструи с идентификацией случаев отсутствия возникновения спутниковых микрокапель из жидкостных нитей между основными микрокаплями. Полученные результаты представляют прикладное значение для приложений на основе воздушной микрогидродинамики (биоинженерия и аддитивные технологии), работа которых основана на гетерогенных жидкостях. Ключевые слова: неустойчивость Рэлея–Плато, обратный пьезоэлектрический эффект, монодисперсное дробление, время релаксации напряжений, микроструйный поток.

Носов М.А., Семенцов К.А., Колесов С.В., Прядун В.В. «Проявления атмосферной волны Лэмба в вариациях придонного давления» Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия, 77, № 6, с. 66-73 (2022)

Представлен теоретический анализ волновых движений, возникающих в океане под действием бегущих возмущений атмосферного давления. Для океана фиксированной глубины получены формулы, описывающие проявления бегущих возмущений атмосферного давления в вариациях придонного давления. Получены формулы для оценки амплитуды свободных гравитационных волн, формируемых в океане бегущим атмосферным возмущением в области резкого изменения глубин. По данным наземных барографов IRIS и глубоководных станций уровня моря DART, которые зарегистрировали волновые возмущения в атмосфере и океане, вызванные взрывным извержением вулкана Хунга Тонга–Хунга Хаапай 15.01.2022, исследованы проявления атмосферной волны Лэмба в вариациях придонного давления. Показано, что волна Лэмба проявлялась в вариациях придонного давления с усилением, при идентичности волновых форм, зарегистрированных наземными барографами и донными датчиками давления. Показано, что волна Лэмба с амплитудой 500 Па способна возбудить в области глубоководного желоба поверхностные гравитационные волны с амплитудой 0.5 м.

Соловьев А.Н., Соболь Б.В., Васильев П.В., Сеничев А.В., Новикова А.И. «Идентификация дефектов в клине с покрытием на основе методов ультразвукового неразрушающего контроля и сверточных нейронных сетей» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 1, с. 111-124 (2023)

Рассматривается идентификация трещиноподобного дефекта в клине, усиленного покрытием на основе ультразвукового неразрушающего контроля. Авторы предлагают подход идентификации дефекта с последующим определением его геометрических параметров. Подход основан на теневом методе ультразвукового неразрушающего контроля в сочетании с технологиями глубокого машинного обучения. Инспектируется клиновидная область на наличие внутреннего дефекта. На одной грани клина расположен источник ультразвуковых колебаний, на противоположной грани – приемник. Проходя через покрытие и тело клина, часть сигнала отражается от неоднородностей и дефектов, которые могут присутствовать в нем. Сигнал, достигший противоположной грани клина, считывается приемником. Полученные данные обрабатываются нейросетевой моделью, которая прогнозирует наличие или отсутствие внутреннего дефекта, и в случае его наличия определяет геометрические параметры, такие как размер и положение. Построена конечно-элементная модель распространения ультразвуковой волны внутри клина. Применяются специальные демпфирующие слои, благодаря которым существенно снижается влияние паразитных отражений сигнала и его дальнейшее распространение в тело клина. На основе построенной модели реализован теневой метод ультразвукового сканирования. Данный метод предполагает, что на одной стороне клина устанавливаются возбуждающие сигнал устройства, а на противоположной стороне – принимающие. С помощью системы распределенных вычислений проведен ряд численных экспериментов для различных комбинаций геометрических параметров клина и дефекта. На основе полученных данных построена и обучена нейросетевая модель, способная идентифицировать дефект и определять его характеристики. На вход модели поступают спектрограммы считанного сигнала, а на выходе получаются значения, характеризующие дефект.

Вдовин М.И., Сергеев Д.А., Троицкая Ю.И., Кандауров А.А. «Лабораторное исследование влияния пены на поверхности на характеристики поверхностного волнения» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 51-53 (2022)

Различные натурные и лабораторные исследования показали существование эффекта насыщения для коэффициента аэродинамического сопротивления водной поверхности при ураганных ветрах. Одним из возможных объяснений низкого аэродинамического сопротивления водной поверхности при сильном ветре может быть влияние поверхностной пены, которая изменяет аэродинамические характеристики водной поверхности и влияет на ветро-волновое взаимодействие, на процессы обмена импульсом, теплом и влагой в турбулентном атмосферном пограничном слое. На основе данных, полученных в ходе аэрофотосъемки, было определено, что при сильном ветре лишь малая часть морской поверхности покрыта белыми шапками, состоящими из плотных пятен пены, образовавшихся в результате обрушения волн. Также было обнаружено, что коэффициент сопротивления начинает выходить на насыщение, начиная со скорости 25 м/с, совпадающей с моментом начала образования пенных полос на поверхности. Более того, при скорости ветра примерно 40 м/с, когда пенные полосы сливаются друг с другом, коэффициент сопротивления начинает уменьшаться. Для исследования влияния пены на поверхности на характеристики волнения был проведен лабораторный эксперимент на база высокоскоростного ветроволнового канала ИПФ РАН.

Зотова А.Н., Кандауров А.А., Троицкая Ю.И., Сергеев Д.А. «Моделирование динамики всплывающего пузырька» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 118-121 (2022)

Среди процессов, определяющих взаимодействие океана и атмосферы, важную роль играет поглощение пузырьков воздуха толщей воды, их всплывание и разрыв с попаданием капель воды в атмосферу. Одним из параметров, характеризующих эти процессы, является время жизни пузырька до его достижения поверхности воды и разрыва. Авторы предполагают, что наличие в жидкости сдвигового течения, может повлиять на этот параметр, и поэтому конечной целью наших исследований будет именно моделирование всплывания пузырька газа в жидкости со сдвиговым течением. В данной работе речь пойдет о начальном этапе исследования – моделировании динамики пузырька в жидкости без течения для сравнения с экспериментом и результатами моделирования, приведенными в литературе.

Лисс А.Р., Пуеров Г.Ю., Сергеева Е.И. «Эффективный алгоритм восстановления данных на двумерной сетке для гетерогенных систем с массовым параллелизмом» Гидроакустика, № 52, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/SbGA52.pdf (2022)

Рассматривается вычислительный алгоритм восстановления данных, заданных на двумерной равномерной сетке. Описана реализация предложенного алгоритма в стандарте Open CL, предназначенном для программирования гетерогенных систем с массовым параллелизмом. Ключевые слова: восстановление данных, параллельные вычисления, массовый параллелизм, Open CL, гетерогенные системы

Серебряный А.Н. «Мониторинг морской среды с использованием акустического профилографа» Гидроакустика, № 53, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA53.pdf (2022)

Двадцатилетний опыт работы с доплеровским акустическим профилографом (ADCP «Rio Grande 600 kHz») в шельфовых зонах морей позволил нам собрать большой массив новых важных данных о происходящих там процессах, а также зарегистрировать ряд необычных явлений, описанию которых посвящена эта статья. Универсальность ADCP и надежность его работы при регистрации наблюдавшихся аномальных явлений подчеркивают уникальность этого прибора и его незаменимость при работе в море. Показано разнообразие изученных процессов и зарегистрированных аномальных явлений, наблюдавшихся в разных районах Черного и Японского морей. Ключевые слова: течения, внутренние волны, акустический доплеровский измеритель течений (ADCP), шельф, Черное и Японское море

Серенкова А.Ю., Соколов Д.Д., Юшков Е.В. «Нелинейный параметрический резонанс в простейшей модели солнечного динамо» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 163, № 4, с. 514-523 (2023)

Исследуются свойства нелинейного параметрического резонанса на примере работы маломодовой динамо-модели Паркера. Данная модель представляет собой систему из четырех обыкновенных дифференциальных уравнений и в простейшем приближении описывает процессы генерации и осцилляции крупномасштабных магнитных полей в звездных системах. В отсутствие нелинейных эффектов рассматриваемая задача, по аналогии с системой гармонических колебаний, допускает асимптотическое выделение кратных резонансных частот. Однако несмотря на то, что на первый взгляд на этих частотах разумно ожидать усиления амплитуды и в нелинейном случае, продемонстрировано, что при наличии нелинейных слагаемых поведение системы существенно более сложное. В частности, на резонансных или малых частотах может наблюдаться подавление генерации, в то время как усиление происходит в непосредственной близости от резонанса или на достаточно больших частотах. Обсуждаются причины такого поведения, а также возможность влияния параметрического резонанса на установление планетарных динамо-циклов.

Рудая Я.Е., Шмакова Н.Д., Чеботников А.В., Бойко О.А., Ерманюк Е.В., Сибгатуллин И.Н. «Экспериментальное исследование аттракторов внутренних волн, генерируемых угловыми колебаниями пластины в линейно стратифицированной жидкости» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 215-218 (2022)

Целью работы является экспериментальное исследование квазидвумерных аттракторов внутренних волн, имеющих по одному отражению от вертикальных и горизонтальных стенок, генерируемых угловыми колебаниями пластины. Экспериментальная установка представляет собой резервуар из оргстекла длиной 110 см, шириной 23 см и глубиной 50 см, с наклоненными под углом 32° боковыми стенками и помещенной в центре пластиной, совершающей колебания с определенными амплитудой и частотой . На пластине закреплен датчик линейных перемещений и момента силы. Колебания пластины в однородно-стратифицированной жидкости генерируют два симметричных волновых аттрактора. Для визуализации течения используется синтетический шлирен-метод. Поля градиентов плотности вычислены с помощью кросскорреляции изображений. Для фильтрации волн на определенных частотах использовано преобразование Гильберта.

Сиваков Н.С., Якуш С.Е. «Численное исследование взаимодействия движущейся капли высокотемпературного расплава с водой» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 223-227 (2022)

Путем численного моделирования взаимодействия движущейся капли расплава с водой методом VOF проанализировано влияние скорости капли на параметры, характеризующие паровой взрыв. Показано, что в результате взаимодействия происходит два основных схлопывания парового пузыря, отличных по своей природе, но приводящих к существенной фрагментации капли расплава. Важно отметить, что результаты зависят не только от скорости капли, но и в значительной степени от формы парового пузыря в момент прихода импульса давления.

Аббакумов К.Е., Вагин А.В., Сидоренко И.Г. «Акустические характеристики твердых упругих сред с ориентированной микротрещиноватостью» Дефектоскопия, № 4, с. 3-13 (2023)

Разработана в условиях распространения плоских упругих продольных волн модель их взаимодействия с упругой средой, содержащей ориентированные микротрещины, обладающие особенностью граничных условий в приближении «линейного скольжения». В приближении теории волн Блоха и Флоке определен вид дисперсионного уравнения. Получены и проанализированы результаты его решения, определяющие характер зависимостей фазовой скорости распространения и коэффициента затухания эффективной продольной волны от параметров микрошероховатости берегов трещин и других параметров модели.

Глухов А.Ф., Сидоров А.С. «Влияние термофореза частиц на конвекцию магнитных жидкостей в узких каналах при подогреве снизу» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 69-80 (2023)

Анализируется влияние положительной термодиффузии коллоидных частиц при конвекции магнитных жидкостей в связанных вертикальных каналах квадратного сечения 3.2×3.2 мм² высотой 50 мм при подогреве снизу. Ниже критического числа Рэлея в покоящейся жидкости термофорез частиц по вертикали генерирует неустойчивую стратификацию плотности, что приводит к быстрым (∼1 мин) всплескам концентрационной конвекции, возникающим периодически (∼4 ч). Выше критического числа Рэлея при развитой конвекции термофорез частиц по горизонтали генерирует концентрационные неоднородности вблизи стенок каналов и провоцирует неустойчивость конвективного течения, приводящую к периодической (∼1 ч) смене направления конвективного потока. Обсуждается причина наблюдаемой в опытах колебательной неустойчивости механического равновесия при положительном знаке коэффициента Соре.

Колчанов Н.В., Сидоров А.С. «Экспериментальное определение теплофизических и фильтрационных свойств искусственных волокнистых пористых сред с внутренним тепловыделением и низкой теплопроводностью» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 145-147 (2022)

Рассматривается задача отвода тепла за счет конвекции в сложных системах, состоящих из нескольких горизонтальных слоев: газ–пористая среда, насыщенная газом. В теоретических расчетах для такой системы ранее получена бимодальная нейтральная кривая. Это означает, что в одном случае конвективное течение возникает в виде локальных валов в свободном от пористой среды слое, а в другом – в виде крупномасштабных валов, захватывающих оба слоя. Подбирая параметры системы отношение толщин слоев, отношение их теплопроводностей и др., можно повышать эффективность отвода тепла из системы. Для этих целей проведено экспериментальное моделирование тепловыделяющей волокнистой пористой среды с низкой теплопроводностью и определены ее свойства. Исследуемые образцы пористой среды сделаны путём вплетения тепловыделяющих волокон в фотополимерный каркас. Для анализа мощности тепловыделения и определения эффективной теплопроводности разработана и собрана экспериментальная установка. По температуре в центре пористого слоя определена мощность тепловыделения во всём объёме пористого образца. Проведено сравнение расчетной мощности с потребляемой от источника питания электрической мощности. Получены значения эффективной доли тепловыделяющей части, скорректированной за счет тепловыделения фотополимерным каркасом. Экспериментально определена проницаемость волокнистых пористых сред конвективным методом и построена зависимость проницаемости от пористости.

Змушко В.В., Разин А.Н., Синельникова А.А., Щербаков А.Н. «Влияние интенсивности ударной волны на развитие неустойчивости на шероховатых контактных границах трехслойной газовой системы» Журнал вычислительной математики и математической физики, 63, № 3, с. 436-448 (2023)

Изучается влияние интенсивности ударной волны, прошедшей через шероховатые контактные границы, на развитие неустойчивости в трехслойной газовой системе при числах Маха M=1.3 и M=3. Трехслойная система сформирована с помощью постановки по сечению ударной трубы двух тонких пленок (контактных границ). Между контактными границами (в центральном слое системы) находится тяжелый газ (элегаз), а пространство слева и справа от центрального слоя заполнено воздухом. Начальная шероховатость контактных границ задается двухмодовым синусоидальным возмущением. Расчеты проведены по методике МИМОЗА с использованием ILES (implicit large eddy simulation) стратегии моделирования путем интегрирования уравнений Эйлера на разностной сетке с квадратными ячейками. Полученные результаты сопоставляются между собой, а при M=1.3 и с опытными данными.

Асфандияров Ш.А., Росницкий П.Б., Цысарь С.А., Юлдашев П.В., Хохлова В.А., Синицын В.Е., Мершина Е.А., Сапожников О.А. «Оценка толщинного профиля фантома черепа человека ультразвуковыми методами с использованием двумерной антенной решетки» Акустический журнал, 69, № 1, с. 84-91 (2023)

Представлены результаты оценки толщинного профиля фантома черепа с помощью ультразвуковой двумерной антенной решетки, состоящей из пьезоэлектрических элементов с центральной частотой излучения 2.1 МГц. В эксперименте использовались два ультразвуковых метода: поэлементное сканирование в А-режиме и визуализация методом формирования луча с задержкой и суммированием при фокусированном характере зондирующего пучка. Проведено сравнение толщинных профилей, полученных ультразвуковыми методами с эталонным методом рентгеновской компьютерной томографии. Показано, что ультразвуковая визуализация методом формирования луча с задержкой и суммированием при фокусированном характере зондирующего пучка позволяет принципиально оценить толщинный профиль фантома черепа. Ключевые слова: ультразвуковая диагностика, неоднородные среды, двумерная антенная решетка, череп, головной мозг, метод формирования луча с задержкой и суммированием

Баранов Д.С., Никитина А.К., Никитин К.К., Скатов М.Ф., Шустимов Д.И. «Оптимизация магнитопроводов трансформаторов по критерию максимальной мощности» Гидроакустика, № 52, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/SbGA52.pdf (2022)

Проведена оптимизация геометрических параметров магнитопроводов трансформаторов по критерию максимизации мощности трансформатора. Показано, что при заданных габаритах трансформатора его мощность максимизируется при единственно возможном наборе размерений магнитопровода, и определен этот набор. Ключевые слова: трансформатор, дроссель, мощность, магнитопровод, оптимизация

Веснин В.Р., Скрябин А.С., Цыганков П.А. «Исследование процессов синтеза биоактивных покрытий электрофоретическим осаждением» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 60-63 (2022)

Проведен комплексный рентгенофазовый анализ полученных покрытий для получения информации о фазовом составе, кристалличности и размерах кристаллитов. Показано, что предложенная технология электрофоретического осаждения и последующей обработки подходит для создания слоев биоактивных кальций-фосфатов на поверхностях титановых мембран и углеродных имплантов.

Косов А.С., Рожков В.С., Рожков Л.С., Скулачев Д.П. «Цифровые каналы приема/передачи данных космических аппаратов» Журнал радиоэлектроники, № 2, с. 8 (2023)

Рассматриваются варианты построения каналов приема/передачи данных космических аппаратов (КА) с использованием цифровых технологий (software define radio, SDR). Предложены конкретные варианты построения различных блоков SDR. Реализованы и проверены каналы приема/передачи данных на базе коммерческих изделий. Выполнена экспериментальная проверка характеристик каналов связи.

Косов А.С., Рожков В.С., Рожков Л.С., Скулачев Д.П. «Цифровые каналы приема/передачи данных космических аппаратов» Журнал радиоэлектроники, № 3, с. 8 (2023)

Рассматриваются варианты построения каналов приема/передачи данных космических аппаратов (КА) с использованием цифровых технологий (software define radio, SDR). Предложены конкретные варианты построения различных блоков SDR. Реализованы и проверены каналы приема/передачи данных на базе коммерческих изделий. Выполнена экспериментальная проверка характеристик каналов связи.

Золин Д.А., Киселев А.Н., Перевощиков В.А., Филатов Д.О., Скупов В.Д. «Структурные изменения в кремнии после ионного облучения и обработки ультразвуком» Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, № 2, с. 131-137 (2001)

Методами селективного химического травления и атомно-силовой микроскопии исследовано влияние облучения ионами аргона и последующей жидкостной ультразвуковой обработки на микродефектную структуру и микроморфологию поверхности бездислокационных кристаллов кремния. Установлено, что сочетание таких воздействий снижает концентрацию микродефектов и неоднородность их распределения по объему кристалла, а при определенных режимах обработки и улучшает качество его поверхности.

Ключкин А.К., Мацкевич В.И., Слатова Е.В. «Предельные характеристики обнаружения космических объектов бортовым оптико-электронным средством» Авиакосмическое приборостроение, № 5, с. 21-28 (2023)

Работа посвящена рассмотрению вопросов совершенствования бортовых оптико-электронных средств в космических аппаратах-наблюдения, находящихся в эксплуатации нашей Родины. Проведено исследование способов повышения вероятности обнаружения космических объектов в космическом пространстве находящихся на различном удалении от космического аппарата-наблюдателя. Проблемная ситуация данной работы состоит в том, что для обеспечения высокой точности определения координат космических объектов в космическом пространстве необходимо обеспечить высокую точность определения координат центров отметок от космических объектов, которые проецируются на матричные приемники оптического излучения. Цель данной работы – выявление предельных характеристик обнаружения космических объектов бортовыми оптико-электронными средствами. Задача решается путем определения этих характеристик исходя из физических процессов, протекающих в бортовых оптико-электронных средствах. Ключевые слова: космические средства наблюдения, бортовое оптико-электронное устройство, сигналы точечных объектов. DOI: 10.25791/aviakosmos.5.2023.1338

Слепышев А.А. «Генерация вертикальной тонкой структуры внутренними волнами на морском шельфе» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 111-124 (2023)

В приближении Буссинеска рассматриваются свободные внутренние волны при учете горизонтальной турбулентной вязкости и диффузии на двумерном течении в море постоянной глубины. В линейном приближении краевая задача для амплитуды вертикальной скорости имеет комплексные коэффициенты и решается численно по неявной схеме Адамса третьего порядка точности. Во втором порядке по амплитуде волны находятся вертикальная составляющая скорости стоксова дрейфа и вертикальные волновые потоки массы и соли. Указанные потоки приводят к генерации вертикальной тонкой структуры, которая имеет необратимый характер.

Бородина Ю.Н., Губанова И.А., Курилов В.Б., Слитинская А.Ю., Цыганов А.П. «Исследования по определению оптимальных положений элементов адаптивной механизации задней кромки крыла пассажирского самолета» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 38-39 (2022)

В последние несколько десятилетий наблюдается устойчивая тенденция по упрощению взлетно-посадочной механизации пассажирских самолетов. Использование сложной многозвенной взлетно-посадочной механизации существенно утяжеляет и удорожает самолет и снижает его конкурентные преимущества. В последнее время для перспективных самолетов рассматривается адаптивная механизация задней кромки крыла. Применение адаптивной механизации позволяет существенно упростить механизм выдвижения, сводя его к повороту относительно неподвижной оси или оси с небольшим смещением. Однако для оптимизации такого положения приходится использовать дополнительный элемент в виде отклоняемого вниз интерцептора. В настоящей работе представлен цикл исследований по определению оптимального сочетанию углов отклонения закрылка и отклоняемого интерцептора. Экспериментальные исследования проводились на большеразмерной модели механизированного крыла перспективных ЛА ТМК-1. По результатам исследований получены оптимальные сочетания углов отклонения интерцептора и положений закрылка. Результаты исследований могут быть использованы при проектировании взлетно-посадочной механизации нового поколения перспективных пассажирских самолетов.

Кокорина А.В., Слюняев А.В., Зайцев А.И., Диденкулова Е.Г., Москвитин А.А., Диденкулова И.И., Пелиновский Е.Н. «Анализ данных долговременных измерений волн у острова Сахалин» Экологические системы и приборы, № 12, с. 45-54 (2022)

Проанализированы натурные данные – записи с датчиков придонного давления, полученные за 4 измерительных сезона у о. Сахалин. Исследованы статистические характеристики 20-минутных записей смещения морской поверхности, восстановленного с использованием гидростатического приближения, а также параметры индивидуальных волн, такие как высота, период, геометрическая асимметрия экстремальных волн. С целью повышения статистической однородности данных выполнена селекция записей со схожими метеорологическими условиями по соотношению значительной высоты и среднего периода волн. Построены вероятностные распределения высот волн, они сопоставлены с теоретическими распределениями – Рэлея и Глуховского. Демонстрируется существенное отклонение от теоретических кривых в области очень высоких волн, связанное с образование интенсивных групп волн в зимний период 2014–2015 гг. Ключевые слова: натурные измерения, обработка данных, волны-убийцы, вероятностные свойства, статистические характеристики. DOI: 10.25791/esip.12.2022.1339

Слюняев А.В. «Когерентные нелинейные группы волн на поверхности воды: динамика, статистика, обнаружение» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 228-230 (2022)

Интригующая проблема аномально высоких морских волн («волн-убийц») находится в центре внимания многочисленных исследований. Подход к изучению этого сложного природного явления с помощью прямого численного моделирования (Direct Numerical Simulation, DNS) нерегулярных волн стал популярным благодаря высокой производительности современных компьютеров и усовершенствованным математическим моделям и численным алгоритмам. Потенциальные уравнения Эйлера хорошо подходят для моделирования создаваемых ветром гравитационных волн на поверхности моря. Они могут решаться с помощью существующих численных алгоритмов во много раз быстрее, чем уравнения Навье–Стокса и спектральные уравнения Захарова, что позволяет моделировать эволюцию больших ансамблей волн с учетом эффектов сильной нелинейности. На небольших временах (десятки минут) эффектами вязкой диссипации можно пренебречь; эпизодические обрушения волн часто учитывают посредством параметризации. Наиболее интересными представляются нелинейные механизмы генерации «волн-убийц», связанные с образованием долгоживущих паттернов когерентных волн.

Мешков Е.Е., Мокрецов Р.В., Новикова И.А., Седов С.Ю., Смагин И.Р. «О возможности развития неустойчивости поверхности купола всплывающего пузыря» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 6-11 (2023)

Представлены результаты экспериментов по исследованию устойчивости купола водяного пузыря, всплывающего в растворе соли, с регистрацией методом PLIF течения в плоскости, совпадающей с осью симметрии пузыря. Эксперименты демонстрируют возможность развития неустойчивости в окрестности полюса купола подобного пузыря в соответствии с ранее опубликованными результатами расчетного моделирования.

Шамсутдинова Е.С., Анисимкин В.И., Фионов А.С., Смирнов А.В., Колесов В.В., Кузнецова И.Е. «Совершенствование методов исследования электрофизических и вязкостных свойств жидкостей» Акустический журнал, 69, № 1, с. 56-62 (2023)

Для контроля физических свойств полярных и неполярных жидких сред проведено измерение параметров модельных систем на основе вазелинового и силиконового масел, а также глицерина с помощью электрофизических и акустоэлектрических методов. Электрофизические исследования выполняли с помощью LCR-метра Agilent E4980A и измерительной ячейки, состоящей из пробирки Эппендорфа и двух коаксиальных никелевых электродов, образующих цилиндрический конденсатор. Диэлектрическая проницаемость жидкости определялась по формуле для конденсатора. Для акустической части задачи в качестве пьезоэлектрической пластины использовался ST,X-кварц, на котором была размещена ячейка для жидкости из фторопласта. Измерения проводились в три этапа: измерение фазы и амплитуды акустической волны i) без контакта с жидкостью, ii) в контакте с чистой исследуемой жидкостью и iii) в контакте с исследуемой жидкостью с наполнителем. В качестве наполнителей использовались микрочастицы фармацевтического активированного угля и поверхностно-активное вещество сорбитан моноолеат. Вязкость суспензий определялась по разнице затухания акустической волны в присутствии чистой жидкости и жидкости с наполнителем. Ключевые слова: вязкость жидкостей, электропроводность жидкостей, акустическая линия задержки, датчик свойств жидкости DOI: 10.31857/S0320791922600238, EDN: DAGBJL

Нестерчук Г.А., Смирнов А.Л., Филиппов С.Б. «Собственные колебания цилиндрической оболочки с крышкой. II. Анализ спектра» Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 10, № 2, с. 334-343 (2023)

С помощью численных и асимптотических методов исследуются низшие собственные частоты и формы колебаний конструкции, состоящей из замкнутой круговой цилиндрической оболочки с присоединенной к ней концевой крышкой, имеющей форму пологого сферического сегмента. Выделены три типа собственных колебаний конструкции. Собственные частоты и формы колебаний первого типа, близкие к частотам и формам колебаний пологой сферической оболочки, исследованы в предыдущей работе. В данной работе изучаются формы и частоты второго (цилиндрическая оболочка) и третьего (консольная балка с грузом) типов колебаний. Решается оптимизационная задача об определении значений параметров конструкции, относительной толщины ее элементов и кривизны концевой крышки, при которых минимальное значение собственной частоты максимально. Сравнение асимптотических и численных результатов, полученных при помощи метода конечных элементов, обнаруживает их хорошее совпадение.

Филиппов С.Б., Смирнов А.Л., Нестерчук Г.А. «Собственные колебания цилиндрической оболочки с крышкой. I. Асимптотический анализ» Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 10, № 1, с. 109-120 (2023)

Низшие собственные частоты и формы колебаний конструкции, состоящей из замкнутой круговой цилиндрической оболочки с присоединенной к ней концевой крышкой, имеющей форму пологого сферического сегмента, исследуются в статье с помощью численных и асимптотических методов. Выделены три типа собственных колебаний конструкции. Собственные частоты и формы колебаний первого типа близки к частотам и формам колебаний пологой сферической оболочки, формы и частоты второго типа – к частотам и формам цилиндрической оболочки, а третьего типа – к частотам и формам колебаний консольной балки с грузом на конце. В данной работе асимптотическими методами найдены приближенные значения для частот колебаний первого типа. Обнаружено хорошее согласие асимптотических и численных результатов, полученных с помощью метода конечных элементов.

Смирнов А.С., Смольников Б.А. «Оптимизация режимов гашения колебаний пространственного двойного маятника. II. Решение задачи и анализ результатов» Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 10, № 1, с. 121-138 (2023)

Продолжением статьи «Оптимизация режимов гашения колебаний пространственного двойного маятника. I. Постановка задачи», в которой была дана постановка задачи оптимального гашения колебаний двойного маятника, имеющего не коллинеарные друг другу шарнирные оси. При этом рассматривается в отдельности пассивное гашение (вязкое трение), а также обсуждается возможность дополнительного учета активных воздействий (коллинеарное управление). Принимаются два критерия оптимизации, характеризующие эффективность процессов затухания движений системы: сначала максимизируется степень устойчивости, а затем минимизируется интегральный энерговременной критерий. В ходе точного решения задачи в рамках линейной модели определяются оптимальные значения параметров рассматриваемых вариантов гашения по обоим критериям. Полученные результаты представлены в виде наглядных графических иллюстраций, позволяющих установить их основные качественные и количественные особенности. Сделанные выводы могут быть полезны при исследовании движений манипуляторов и различных робототехнических конструкций.

Ефимов А.И., Смирнов В.М., Чашей И.В., Набатов А.С. «Коротирующие возмущения солнечного ветра в данных радиопросвечивания и локальных измерений» Геомагнетизм и аэрономия, 63, № 1, с. 58-62 (2023)

Приведены результаты двух серий экспериментов радиопросвечивания околосолнечной плазмы сигналами космических аппаратов Mars Express и Venus Express в 2006 г. и Mars Express в 2008 г. Данные радиопросвечивания сравниваются с измерениями концентрации протонов вблизи орбиты Земли на спутнике Wind. Проведенный анализ показывает, что общий характер временнoй динамики возмущений, наблюдавшихся в двух сериях измерений, носит качественно сходный характер. Последовательность усилений флуктуаций частоты и концентрации протонов позволяет сделать вывод, что наблюдавшиеся возмущения связаны с коротирующими областями взаимодействия разноскоростных потоков солнечного ветра.

Ефимов А.И., Смирнов В.М., Чашей И.В., Набатов А.С. «Крупномасштабные возмущения солнечного ветра по данным радиопросвечивания с космического аппарата Mars Express и локальных измерений на космическом аппарате Wind» Геомагнетизм и аэрономия, 63, № 3, с. 275-283 (2023)

Представлены результаты экспериментов радиопросвечивания околосолнечной плазмы сигналами спутника Марса Mars Express. В области гелиоцентрических расстояний прицельной точки лучевой линии 8–13 солнечных радиусов измерялись флуктуации частоты просвечивающих радиосигналов. В ходе проведения экспериментов как на восточном, так и на западном лимбах зафиксированы резкие усиления дисперсии флуктуаций частоты. В измерениях вблизи орбиты Земли на космическом аппарате Wind в смежные периоды с запаздыванием на 5–17 сут регистрировались увеличения концентрации протонов и напряженности магнитного поля, которые в 7–15 раз превышают фоновые значения. Сравнение между данными, относящимися к внутреннему и околоземному солнечному ветру, позволяет сделать вывод, что наблюдавшиеся возмущения связаны с одной и той же вращающейся с Солнцем областью солнечной короны.

Колесник Е.В., Смирнов Е.М. «Двойственность картины обтекания затупленного ребра сверхзвуковым потоком вязкого газа: влияние малого скоса передней кромки» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 3-11 (2023)

Представлены результаты численного решения задачи сверхзвукового обтекания симметричного затупленного ребра, установленного на пластине, вдоль которой развивается пограничный слой. Исходная постановка задачи основана на расчетно-экспериментальной работе Tutty и соавт. (2013), в которой изучался ламинарный режим обтекания перпендикулярного к пластине ребра при числе Маха внешнего потока, равном 6.7. Ранее авторами было показано (2020), что для данных условий существуют два устойчивых решения задачи, которые отвечают метастабильным состояниям потока с различной конфигурацией вихревой структуры и картиной локального теплообмена. В настоящей работе исследовано влияние малой скошенности передней кромки на вихревую структуру потока в отрывной области, локальный теплообмен, и на возможность получения двойственного решения. Построены бифуркационные диаграммы, определяющие для двух решений положение центра основного подковообразного вихря в плоскости симметрии и протяженность отрывной области в зависимости от угла скоса.

Молочников В.М., Душин Н.С., Пашкова Н.Д., Гатаулин Я.А., Смирнов Е.М., Юхнев А.Д. «Структура течения и переход к локальной турбулентности за асимметричным сужением, имитирующим стеноз артерии» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 72-84 (2023)

Представлены результаты экспериментальных исследований и численного моделирования структуры течения в отрывной области за асимметричным сужением гладкого канала, имитирующим односторонний 70% стеноз артерии. Число Рейнольдса составляло 1800. Измерение мгновенных векторных полей скорости потока выполнялось с использованием SIV-метода. Численное решение получено методом моделирования крупных вихрей. Задание входных возмущений при численном моделировании, близких к условиям эксперимента, позволило получить удовлетворительное соответствие расчетных и экспериментальных полей скорости и компонент тензора рейнольдсовых напряжений. Получены данные о формировании области локальной турбулизации потока за сужением и последующей реламинаризации течения вниз по потоку. Показано, что вблизи горла сужения формируется пара вторичных вихрей, локализованная в пределах области отрыва потока.

Гущин В.А., Смирнова И.А. «Математическое моделирование цепочки пятен с разрывами в стратифицированной жидкости» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 88-91 (2022)

Проведено математическое моделирование задачи о динамике цепочки пятен перемешанной жидкости в стратифицированной среде, расположенных горизонтально, на некотором расстоянии друг от друга. Пятна перемешанной жидкости – это следствие взаимодействия внутренних волн, которые при определенных условиях могут опрокидываться. Также пятна могут возникать за движущимся в стратифицированной среде подводным объектом, если рассматривать срез поперечного сечения следа. Блинообразные пятна простираются горизонтально на расстояния, значительно превышающие их вертикальные размеры. Задача описывается уравнениями Навье–Стокса в приближении Буссинеска. В качестве расслаивающей составляющей выбирается соленость для возможности в дальнейшем сравнивать с результатами лабораторных исследований. Задача представляет интерес с точки зрения теоретической гидродинамики стратифицированной жидкости, для экспериментальной оценки времени создания стационарного поля. Задача численно моделируется методом расщепления для исследования течений несжимаемой жидкости. Конечно-разностная схема метода обладает вторым порядком аппроксимации по пространственным переменным, минимальной диссипацией и дисперсией, работоспособностью в широком диапазоне чисел Рейнольдса и Фруда и важным свойством монотонности. Выявлены критерии образования полосы. Получены результаты в виде полей возмущения солености.

Смирнов А.С., Смольников Б.А. «Оптимизация режимов гашения колебаний пространственного двойного маятника. II. Решение задачи и анализ результатов» Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия, 10, № 1, с. 121-138 (2023)

Продолжением статьи «Оптимизация режимов гашения колебаний пространственного двойного маятника. I. Постановка задачи», в которой была дана постановка задачи оптимального гашения колебаний двойного маятника, имеющего не коллинеарные друг другу шарнирные оси. При этом рассматривается в отдельности пассивное гашение (вязкое трение), а также обсуждается возможность дополнительного учета активных воздействий (коллинеарное управление). Принимаются два критерия оптимизации, характеризующие эффективность процессов затухания движений системы: сначала максимизируется степень устойчивости, а затем минимизируется интегральный энерговременной критерий. В ходе точного решения задачи в рамках линейной модели определяются оптимальные значения параметров рассматриваемых вариантов гашения по обоим критериям. Полученные результаты представлены в виде наглядных графических иллюстраций, позволяющих установить их основные качественные и количественные особенности. Сделанные выводы могут быть полезны при исследовании движений манипуляторов и различных робототехнических конструкций.

Каевицер В.И., Кривцов А.П., Смольянинов И.В., Элбакидзе А.В. «Алгоритм коррекции батиметрических измерений интерферометрометрическим гидролокатором бокового обзора» Журнал радиоэлектроники, № 10, с. 11 (2022)

Рассмотрен алгоритм коррекции батиметрических измерений при построении детальной цифровой карты рельефа донной поверхности по данным полосовой съемки интерферометрического гидролокатора бокового обзора (ИГБО). Возможности предлагаемого алгоритма продемонстрированы на основе математического моделирования фазоразностных измерений ИГБО для многослойных звукорассеивающих плоскостей и применения результатов моделирования для коррекции данных формирования цифровой модели рельефа морского дна. Отмечена применимость алгоритма коррекции данных батиметрии для калибровки антенных трактов интерферометрических гидролокаторов бокового обзора и измерения звукорассеивающих слоев в водной среде.

Каевицер В.И., Кривцов А.П., Смольянинов И.В., Элбакидзе А.В. «Калибровка интерферометрического гидролокатора бокового обзора по данным съемки на участке дна с известным рельефом» Журнал радиоэлектроники, № 12, с. 14 (2022)

Рассмотрены алгоритмы вычисления параметров интерферометрического гидролокатора бокового обзора (ИГБО) на основе обработки данных акустической съемки поверхности морского дна с известным рельефом. Проведено опробование алгоритмов на математических моделях сигналов, отраженных от плоской горизонтальной поверхности. Возможности предлагаемых алгоритмов продемонстрированы на экспериментальных фазоразностных измерениях ИГБО полученных на участке с ровным морским дном. Показана эффективность алгоритмов для калибровки интерферометрических гидролокаторов бокового обзора.

Долматов Д.О., Хайруллин А.Р., Смолянский В.А. «Ультразвуковая томография с применением разреженных матричных антенных решеток и цифровой когерентной обработки с расчетами в частотной области» Дефектоскопия, № 5, с. 3-11 (2023)

Актуальной проблемой для промышленной ультразвуковой томографии с применением цифровой когерентной обработки сигналов матричных антенных решеток является повышение скорости получения результатов в форме изображений дефектов в объектах контроля. Одним из подходов, направленных на решение указанной задачи, является применение разреженных матричных АР. В данной работе рассмотрено совместное применение разреженных матричных преобразователей, работающих в раздельном режиме, и алгоритма цифровой когерентной обработки сигналов, который основан на использовании расчетов в частотной области. Этот алгоритм базируется на применении неэквидистантного быстрого преобразования Фурье. Эффективность рассмотренного подхода подтверждается экспериментально.

Некрасов О.О., Смородин Б.Л. «Электроконвективные волны слабопроводящей жидкости в плоском конденсаторе при наличии инжекции с катода» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 191-194 (2022)

Электроконвекция в диэлектрических и слабопроводящих жидкостях может существовать благодаря появлению в них за счет инжекции свободных зарядов и взаимодействию этих зарядов с внешним электрическим полем. В изотермическом случае в результате обратной бифуркации возникает стационарная электроконвекция. При нагреве конденсатора сверху, благодаря конкуренции сил Кулона и плавучести, неустойчивость жидкости может возникать колебательным образом, что приводит к возникновению стоячих и бегущих волн. Результаты, получены в рамках безиндукционного приближения в случае, когда инжектированный заряд на катоде линейно зависит от приложенного поля. Авторы используют другой подход, связанный с полной постановкой задачи: электрическое поле в конденсаторе, определяется перераспределением заряда внутри него. Предполагается, что имеет место автономная инжекция, при которой величина инжектированного заряда постоянна.

Косинов А.Д., Кочарин В.Л., Ливерко А.В., Семенов А.Н., Семенов Н.В., Смородский Б.В., Толкачев С.Н., Яцких А.А. «Влияние малых углов атаки на возникновение турбулентности в сверхзвуковых пограничных слоях на стреловидных крыльях» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 3, с. 59-68 (2023)

Представлены новые (при числах Маха М=3 и 3.5) и обобщающие (для чисел Маха от 2 до 4) результаты экспериментальных исследований по влиянию малых углов атаки на ламинарнотурбулентный переход в сверхзвуковом пограничном слое стреловидного крыла с углом скольжения передней кромки 72°. Изменение угла атаки имело сильное влияние на числа Рейнольдса перехода. Получено уменьшение числа Рейнольдса перехода с ростом числа Маха. Измерения проводились термоанемометром постоянного сопротивления по отработанной процедуре для определения положения перехода. Впервые использован метод e^N для численной оценки чисел Рейнольдса перехода в сверхзвуковом пограничном слое стреловидного крыла с углом скольжения передней кромки 72°. Расчеты нарастания амплитуд стационарных и нестационарных мод поперечного течения в пограничном слое проводились по линейной теории устойчивости в рамках полной системы уравнений Лиза–Линя. Численные результаты говорят о том, что, по условиям экспериментов, ламинарно-турбулентный переход в пограничном слое на модели стреловидного крыла определяется нарастанием стационарных мод неустойчивости поперечного течения.

Снытников В.Н., Пескова Е.Е., Стояновская О.П. «Численная модель теплопереноса в двухтемпературной среде газ–наночастицы при лазерной конверсии метана» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 231-232 (2022)

Одним из перспективных направлений решения задачи прямой переработки метана в этилен и водород является лазерный катализ. Ключевая идея этого направления состоит в создании двухтемпературной реакционной среды, в которой каталитические наночастицы имеют более высокую температуру, чем реакционный газ. Как результат, на поверхности нагретых частиц происходит активация метана и синтез промежуточных соединений, а их дальнейшее превращение протекает в газовой среде. Для лазерного катализа необходим такой массо- и теплоперенос в среде, при котором превращения получаемых целевых продуктов определяются температурой газовой фазы, а не дисперсных частиц. Двухтемпературному состоянию среды противодействует процесс тепловой релаксации при теплообмене между газом и частицами, интенсивность которого тем выше, чем меньше размер частицы. С другой стороны, чем меньше размер частицы, тем больше каталитических центров активации метана на поверхности при заданном в среде массовом содержании катализатора из наночастиц. Поэтому для создания двухтемпературной среды с управляемым химическим процессом целесообразно использовать нанодисперсные частицы, а для поддержания их температуры, отличной от температуры газа - лазерное излучение, которое поглощается твердой фазой. Необходимые условия для реализации прямой переработки метана в ценные продукты на основе этой идеи исследуются экспериментально в Институте катализа им. Г.К. Борескова СО РАН на стенде лазерного катализа. Математическая модель газа и частиц в дозвуковом потоке многокомпонентного газа с излучением включает уравнение неразрывности для каждой компоненты газа, уравнение неразрывности для каждой фракции частиц, уравнение движения для газа и частиц, уравнение энтальпии смеси газа и частиц и уравнение для интенсивности излучения. Система дополнена уравнением состояния для смеси идеальных газов.

Соболева Е.Б. «Развитие неустойчивости Рэлея–Тейлора в пористой среде при наличии конечных флуктуаций плотности» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 232-234 (2022)

Задача о развитии неустойчивости Рэлея–Тейлора является одной из классических в гидродинамике. В настоящей работе изучается данный вид неустойчивости, развивающейся в пористой среде. Нижний слой образован однокомпонентной жидкостью, верхний слой состоит из такой же жидкости и растворенной в ней примеси. Это система смешивающихся жидкостей; примесь распространяется за счет диффузии и конвекции. На начальном этапе, пока конвективное движение еще не появилось, примесь диффундирует из верхней части области в нижнюю; при этом формируется диффузионная зона между слоями, расширяющаяся со временем. Ранее отмечено, что особенность подобных задач заключается в том, что базовое состояние нестационарно из-за расширения диффузионной зоны, поэтому важно, в какой момент времени существующие в системе малые возмущения приведут к появлению конвективного движения. Можно предполагать, что время начала конвекции оказывает влияние на ее характеристики в дальнейшем. Начало и развитие неустойчивости в данной работе исследуется численным методом. Используется гидродинамическая модель, включающая уравнение неразрывности несжимаемой жидкости, уравнение движения, основанное на законе Дарси, и уравнение конвекции-диффузии, описывающее транспорт примеси. В системе исходно задаются конечные флуктуации плотности на интерфейсе между слоями жидкости, что, во-первых, приближает постановку задачи к реальным условиям, во-вторых, при изменении масштаба флуктуаций дает представление об их влиянии на начало и развитие конвективного движения. Ранее изучалась начальная (квазипериодическая) стадия конвекции. В настоящей работе исследования продолжены до более поздних времен, чтобы попытаться ответить на вопрос, который ранее не обсуждался: как долго начальные флуктуации влияют на конвективное течение и массоперенос?

Соловьев А.Н., Соболь Б.В., Васильев П.В., Сеничев А.В., Новикова А.И. «Идентификация дефектов в клине с покрытием на основе методов ультразвукового неразрушающего контроля и сверточных нейронных сетей» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 1, с. 111-124 (2023)

Рассматривается идентификация трещиноподобного дефекта в клине, усиленного покрытием на основе ультразвукового неразрушающего контроля. Авторы предлагают подход идентификации дефекта с последующим определением его геометрических параметров. Подход основан на теневом методе ультразвукового неразрушающего контроля в сочетании с технологиями глубокого машинного обучения. Инспектируется клиновидная область на наличие внутреннего дефекта. На одной грани клина расположен источник ультразвуковых колебаний, на противоположной грани – приемник. Проходя через покрытие и тело клина, часть сигнала отражается от неоднородностей и дефектов, которые могут присутствовать в нем. Сигнал, достигший противоположной грани клина, считывается приемником. Полученные данные обрабатываются нейросетевой моделью, которая прогнозирует наличие или отсутствие внутреннего дефекта, и в случае его наличия определяет геометрические параметры, такие как размер и положение. Построена конечно-элементная модель распространения ультразвуковой волны внутри клина. Применяются специальные демпфирующие слои, благодаря которым существенно снижается влияние паразитных отражений сигнала и его дальнейшее распространение в тело клина. На основе построенной модели реализован теневой метод ультразвукового сканирования. Данный метод предполагает, что на одной стороне клина устанавливаются возбуждающие сигнал устройства, а на противоположной стороне – принимающие. С помощью системы распределенных вычислений проведен ряд численных экспериментов для различных комбинаций геометрических параметров клина и дефекта. На основе полученных данных построена и обучена нейросетевая модель, способная идентифицировать дефект и определять его характеристики. На вход модели поступают спектрограммы считанного сигнала, а на выходе получаются значения, характеризующие дефект.

Марчевский И.К., Сокол К.С., Измайлова Ю.А. «Схема моделирования обтекания профиля с острыми кромками и угловыми точками в вихревых методах» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 173-176 (2022)

В работах Н.Е. Жуковского показана вихревая природа возникновения подъемной силы крыла; при этом из условия (Чаплыгина–Жуковского) плавного обтекания кромки удается определить циркуляцию поля скоростей при стационарном обтекании профиля несжимаемой жидкостью. Эти принципы легли в основу первых численных методов аэрогидродинамики – ими явились т.н. вихревые методы. Основные черты «первого поколения» вихревых методов оформились в работах В. Прагера и Л. Розенхеда; их существенное развитие последовало с появлением ЭВМ; результатом работ научной школы С.М. Белоцерковского стало семейство методов дискретных вихрей (МДВ). В них именно с кромок и угловых точек профилей моделировался сход вихревых пелен (в рамках модели идеальной несжимаемой среды – тонких поверхностей разрыва касательной скорости). Это позволило с достаточной для того времени точностью решить актуальные задачи, прежде всего по определению аэрогидродинамических характеристик профилей и систем профилей. Дальнейшее интенсивное развитие вихревых методов связано с учетом вязкости среды. Это дало возможность отказаться от гипотезы Жуковского–Чаплыгина и сильно упрощенной модели присоединенного вихревого слоя и моделировать генерацию завихренности вблизи всей поверхности профиля с последующим расчетом ее эволюции в области течения. Это, помимо прочего, открыло путь к моделированию обтекания гладких профилей. В данной работе предложен новый вариант разработанной на основе метода Галеркина расчетной схемы, позволяющий повысить точность моделирования обтекания кромок и угловых точек. Воспроизводить в расчете неограниченные (в окрестности таких точек) решения для интенсивности вихревого слоя и соответствующие им поля скоростей. Представленная в работе схема обеспечивает по обоим параметрам второй порядок точности и может быть легко реализуема.

Серенкова А.Ю., Соколов Д.Д., Юшков Е.В. «Нелинейный параметрический резонанс в простейшей модели солнечного динамо» Журнал экспериментальной и теоретической физики, 163, № 4, с. 514-523 (2023)

Исследуются свойства нелинейного параметрического резонанса на примере работы маломодовой динамо-модели Паркера. Данная модель представляет собой систему из четырех обыкновенных дифференциальных уравнений и в простейшем приближении описывает процессы генерации и осцилляции крупномасштабных магнитных полей в звездных системах. В отсутствие нелинейных эффектов рассматриваемая задача, по аналогии с системой гармонических колебаний, допускает асимптотическое выделение кратных резонансных частот. Однако несмотря на то, что на первый взгляд на этих частотах разумно ожидать усиления амплитуды и в нелинейном случае, продемонстрировано, что при наличии нелинейных слагаемых поведение системы существенно более сложное. В частности, на резонансных или малых частотах может наблюдаться подавление генерации, в то время как усиление происходит в непосредственной близости от резонанса или на достаточно больших частотах. Обсуждаются причины такого поведения, а также возможность влияния параметрического резонанса на установление планетарных динамо-циклов.

Качанов В.К., Соколов И.В., Караваев М.А., Минаев Д.В. «Разработка методов и устройств ультразвукового бесконтактного теневого контроля крупногабаритных изделий из полимерных композиционных материалов» Дефектоскопия, № 1, с. 3-13 (2023)

Показано, что для повышения чувствительности ультразвукового (УЗ) бесконтактного теневого контроля изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) необходимо разрабатывать высокочувствительные низкочастотные широкополосные бесконтактные пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП). Рассмотрены способы обеспечения одновременно высокой чувствительности и широкой полосы УЗ бесконтактных ПЭП. Предложены и разработаны УЗ бесконтактные высокочувствительные широкополосные ПЭП, основанные на использовании технологии мозаичных контактных ПЭП, выборе оптимальных согласующих слоев и использования различных вариантов возбуждения излучающих ПЭП. Показано, что с помощью мозаичных низкочастотных широкополосных бесконтактных ПЭП возможно обеспечить высокую чувствительность контроля и обеспечить точность измерения акустических характеристик (скорости ультразвука, плотности и пр.) при УЗ низкочастотном теневом бесконтактном контроле крупногабаритных изделий из ПКМ.

Муратов К.Р., Новиков В.Ф., Кулак С.М., Соколов Р.А., Сафаргалиев Р.Ф., Мусихин С.А., Проботюк В.В. «Учет жесткости стальных канатов при оценке силы их натяжения по результатам измерения частоты собственных колебаний» Дефектоскопия, № 2, с. 16-23 (2023)

Рассмотрены результаты ранее выполненного обследования стальных канатов вантового перехода, где определяли силу натяжения по частотам их поперечных колебаний. Выявлены особенности методики выполнения измерений собственных частот колебаний каната, касающиеся способа возбуждения колебаний, их ориентации и объема информативной выборки регистрируемых частот. Физическая модель, лежащая в основе методики измерений, не учитывает упругой изгибной реакции каната и вязкого трения. Показано, что учет таких факторов позволяет не только повысить точность измерения силы натяжения, но и открывает возможность выявления дефектов в канате. Например, обрыв волокон каната, его утонение в результате коррозии или истирания приводит к убыванию изгибной жесткости. Изменение состояния канатной смазки или проникновение жидкости внутрь каната приводит к изменению коэффициента затухания его колебаний. Результаты исследования могут быть использованы для создания мониторинговых систем состояния стальных канатов.

Соколовская Ю.Г., Подымова Н.Б., Карабутов А.А. «Выявление нарушений укладки слоев волокон в углепластиках методом широкополосной акустической спектроскопии» Дефектоскопия, № 10, с. 27-36 (2022)

Показана возможность обнаружения нарушений укладки слоев армирующей ткани в углепластиках, представляющих собой зазоры между лентами углеродных волокон. Для этой задачи использовалась широкополосная акустическая спектроскопия с лазерным источником ультразвука. Широкая полоса частот зондирующего сигнала позволяет получить частотные зависимости для коэффициента затухания продольных ультразвуковых волн в углепластике в спектральном диапазоне 1–11 МГц. На примере исследованной стрингерной панели показано, что в областях с наличием зазоров наблюдается локальный минимум внутри резонансного максимума коэффициента затухания, вызванный нарушением периодичности структуры. Сканирование объекта вдоль поверхности позволяет определять направление данных зазоров в плоскости укладки углеродной ткани.

Егорова В.М., Соколовский М.А. «Моделирование гидродинамических особенностей системы кипрских вихрей в рамках трехслойной модели океана» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 98-103 (2022)

Представлено дополненное решение задачи генерации Кипрских вихрей над горой Эратосфен по сравнению с первыми теоретическими подходами. Применение трехслойной квазигеострофической модели позволило объяснить причины изменчивости дипольной вихревой структуры южнее Кипра – устойчивого антициклонического Кипрского вихря и периодически появляющегося к северо-западу от него слабого циклона меньшего масштаба. Моделирование еще раз указало на топографическое происхождение вихрей и выявило, что появление циклона в северо-западной части этой системы зависит от ряда факторов, а именно: от изменчивой структуры набегающего фонового потока, а также от взаимодействия внешнего поля течений со свободными вихрями Средиземного моря.

Соловьев А.Н., Соболь Б.В., Васильев П.В., Сеничев А.В., Новикова А.И. «Идентификация дефектов в клине с покрытием на основе методов ультразвукового неразрушающего контроля и сверточных нейронных сетей» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 1, с. 111-124 (2023)

Рассматривается идентификация трещиноподобного дефекта в клине, усиленного покрытием на основе ультразвукового неразрушающего контроля. Авторы предлагают подход идентификации дефекта с последующим определением его геометрических параметров. Подход основан на теневом методе ультразвукового неразрушающего контроля в сочетании с технологиями глубокого машинного обучения. Инспектируется клиновидная область на наличие внутреннего дефекта. На одной грани клина расположен источник ультразвуковых колебаний, на противоположной грани – приемник. Проходя через покрытие и тело клина, часть сигнала отражается от неоднородностей и дефектов, которые могут присутствовать в нем. Сигнал, достигший противоположной грани клина, считывается приемником. Полученные данные обрабатываются нейросетевой моделью, которая прогнозирует наличие или отсутствие внутреннего дефекта, и в случае его наличия определяет геометрические параметры, такие как размер и положение. Построена конечно-элементная модель распространения ультразвуковой волны внутри клина. Применяются специальные демпфирующие слои, благодаря которым существенно снижается влияние паразитных отражений сигнала и его дальнейшее распространение в тело клина. На основе построенной модели реализован теневой метод ультразвукового сканирования. Данный метод предполагает, что на одной стороне клина устанавливаются возбуждающие сигнал устройства, а на противоположной стороне – принимающие. С помощью системы распределенных вычислений проведен ряд численных экспериментов для различных комбинаций геометрических параметров клина и дефекта. На основе полученных данных построена и обучена нейросетевая модель, способная идентифицировать дефект и определять его характеристики. На вход модели поступают спектрограммы считанного сигнала, а на выходе получаются значения, характеризующие дефект.

Чаплыгин А.В., Котов М.А., Якимов М.Ю., Лукомский И.В., Галкин С.С., Колесников А.Ф., Шемякин А.Н., Соловьев Н.Г. «Демонстрационные эксперименты по совмещенному нагреву струей азотной плазмы и лазерным пучком» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 274-277 (2022)

Плазмотроны широко используются в экспериментах по моделированию термохимического взаимодействия высокоэнтальпийного газового потока с поверхностью материала как в России (ЦНИИМаш, ЦАГИ, ИПМех РАН), так и за рубежом (США, Европа, Япония, Китай). Такие установки обеспечивают конвективный нагрев поверхности образцов. Но в некоторых случаях достигаемые значения тепловых потоков к поверхностям образцов являются недостаточными. Добавление источника лазерного излучения помогает расширить возможности плазмотрона в моделировании реальных условий входа в атмосферу за счет сочетания радиационного и конвективного нагрева. В данной работе демонстрируются новые комбинированные режимы нагрева установки ВГУ-4 ИПМех РАН. Образец теплозащитного материала подвергался воздействию дозвуковой струи азотной плазмы и дополнительно нагревался излучением иттербиевго волоконного лазера. В результате проведенных экспериментов была успешно продемонстрирована новая возможность комбинированного нагрева на плазмотроне ВГУ-4 ИПМех РАН. Максимальный тепловой поток, полученный в комбинированном режиме при мощности лазерного излучения 47 Вт и мощности ВЧ-генератора плазмотрона по анодному питанию 22 кВт, составил 32.1 Вт/см² . Конвективный тепловой поток от струи азотной плазмы при той же мощности анодного питания составил 12.6 Вт/см² . В дальнейших работах планируется сосредоточиться на задачах: получения сверхвысоких температур поверхности при максимальной мощности ВЧ-генератора плазмотрона ВГУ-4 и импульсного иттербиевого лазера, используемого в данной работе, а также интеграции в установку ВГУ-4 более мощного источника лазерного излучения.

Прохорчук К.В., Котов М.А., Соловьев Н.Г., Шемякин А.Н., Якимов М.Ю. «О вопросах реализации трехмерного моделирования термогравитационной конвекции оптического разряда в газоразрядной лампе» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 209-212 (2022)

Исследование посвящено моделированию термогравитационной конвекции при генерации непрерывного оптического разряда (НОР) в газоразрядной лампе. Изучается проблема нестабильности излучения плазмы из-за образующихся пульсаций конвективного факела. Модель строится на основе ранее полученных результатов, в частности, квазитрехмерной симметричной задаче, которая представляла из себя цилиндр с прилегающим сектором с симметрией на границах, образуя, таким образом квазисферическую расчетную область. Были получены динамические распределения плотности, давления, температуры и скорости. Результаты качественно согласовывались с результатами экспериментов, на основе чего подтверждалось выдвинутое ранее предположение о гидродинамической термогравитационной природе колебаний. Проводилось вариационное создание моделей, направленное на количественное согласование с ранее упомянутыми экспериментами. В этих исследованиях менялась расчетная область, а также задавались дополнительные газовые потоки через расход для увеличения частот пульсаций и выявления проблем ранее полученных результатов. Данная работа посвящена вопросам вычислительной реализации описанных колебаний с учетом некоторых аспектов реальной геометрии газоразрядных ламп, в которых проводились эксперименты по поддержанию НОР.

Хлебникова О.А., Соловьева М.А., Терехина Я.Е., Репкина Т.Ю., Горбачев С.В., Гончарова А.М. «Комплексный анализ геолого-геофизических данных для уточнения границы максимального распространения последнего покровного оледенения в Печорском море» Геофизика, № 2, с. 40-48 (2023)

Комплексный анализ доступных геофизических данных (сейсморазведки разного разрешения, сейсмоакустики, многолучевого эхолотирования), данных малоглубинного бурения, а также опубликованных материалов по распространению на шельфе форм ледникового рельефа позволил уточнить границу максимального распространения на шельфе Печорского моря последнего неоплейстоценового (валдайского) оледенения, а также охарактеризовать процессы, происходившие в перигляциальной зоне. Для поиска объектов в приповерхностной части разреза в региональном масштабе необходимо использовать все имеющиеся материалы, в том числе данные стандартной сейсморазведки 2D/3D, с применением специальной обработки для верхней части разреза.

Шмакова Н.Д., Вуазен Б., Соммерия Ж., Флёр Я.-Б. «Фокусировка внутренних волн при различных числах Стокса» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 297-300 (2022)

Проведено сравнение экспериментальных данных с трехмерными аналитическими расчетами в вязкой жидкости. При малых амплитудах колебания наблюдается отличное согласование теории c экспериментом. Наблюдается зависимость возникновения нелинейных эффектов от числа Стокса и амплитуды колебания. При малых амплитудах колебаний и при малых числах Стокса преобладают волны на фундаментальной чистоте. При увеличении амплитуды колебания, также как и при увеличении числа Стокса, возникает триадный резонанс. При большой амплитуде колебаний и при больших числах Стокса наблюдается волновая турбулентность.

Сонин А.С., Сонин А.А. «Упущенное открытие профессора А.Б. Млодзеевского» Жидкие кристаллы и их практическое использование, 21, № 2, с. 92-96 (2021)

Рассказывается о жизни и творчестве профессора А.Б. Млодзеевского. Особое внимание уделяется его работам по жидким кристаллам и описанию упущенной им возможности войти в историю науки в качестве исследователя, открывшего лиотропные мезофазы.

Сонин А.С., Сонин А.А. «Упущенное открытие профессора А.Б. Млодзеевского» Жидкие кристаллы и их практическое использование, 21, № 2, с. 92-96 (2021)

Рассказывается о жизни и творчестве профессора А.Б. Млодзеевского. Особое внимание уделяется его работам по жидким кристаллам и описанию упущенной им возможности войти в историю науки в качестве исследователя, открывшего лиотропные мезофазы.

Пальчиковский В.В., Кузнецов А.А., Корин И.А., Сорокин Е.В. «Влияние поля скорости на извлечение импеданса звукопоглощающей конструкции по результатам испытаний в интерферометре с потоком» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника, № 71, с. 99-108 (2022)

Для проверки соответствия импеданса проектным значениям образцы звукопоглощающих конструкций авиационных двигателей испытываются на установках «Интерферометр с потоком». Малая длина канала установки приводит к изменению скорости потока не только в поперечном, но и продольном направлении. Таким образом, для более точного определения импеданса необходимо учитывать в расчете все поле скорости в рабочей секции установки. Измерение поля скорости по всей рабочей секции представляет серьезную проблему (большое число точек измерений, нестабильность газодинамических параметров при длительном нагнетании потока, искажение измерительными зондами профиля скорости). В работе предложено определение поля скорости на основе численного моделирования, а верификация расчетов выполняется путем сравнения с замерами скорости только в отдельных точках канала. Полученное поле скорости используется в процедуре извлечения импеданса. Также проводятся расчеты по извлечению импеданса с постоянным по длине канала профилем скорости и средней скоростью потока. Полученные результаты показывают, что при скорости потока до 100 м/с значения импеданса в диапазоне частот 500–1500 Гц для средней скорости и профилей скорости отличаются до 20% (чем ниже частота, тем сильнее отличие). При частотах 1500–3000 Гц значения импеданса примерно одинаковы для всех случаев. С увеличением скорости потока расхождение значений импеданса при разных вариантах профиля скорости на высоких частотах существенно возрастает. Ключевые слова: авиационный двигатель, звукопоглощающие конструкции, интерферометр с потоком, извлечение импеданса, численное моделирование, метод конечных элементов.

Соснина Е.Н., Маслеева О.В., Бедретдинов Р.Ш., Крюков Е.В., Гусев Д.А. «Акустическое исследование территории высоковольтных подстанций» Экологические системы и приборы, № 3, с. 3-13 (2023)

Рассмотрено акустическое исследование и оценка условий труда оперативного персонала, обслуживающего высоковольтные подстанции. Были проанализированы двухтрансформаторные подстанции с силовыми трансформаторами напряжением 110–330 кВ мощностью 10–1000 МВА. Выполнен расчёт шума по территории подстанции и построены изолинии с шагом 5 дБА. Исходя из планировки территории подстанции и пути обхода было рассчитано время нахождения оперативного персонала в каждой шумовой зоне с учётом скорости движения персонала и времени осмотра электрооборудования, и определены величины эквивалентного уровня звука. Проведённые исследования показали, что рассчитанная величина эквивалентного уровня звука за рабочую смену на подстанциях напряжением 110, 220 и 330 кВ не превышает допустимого значения, поэтому специальных мероприятий по снижению шума не требуется. Исследование выполнено в рамках государственного задания в сфере научной деятельности (тема № FSWE-2022-0005). Ключевые слова: шум, силовые трансформаторы, эквивалентный уровень звука, ауральный эффект. DOI: 10.25791/esip.3.2023.1356

Разумный Ю.Н., Баранов А.А., Агравал Б., Дула А.М., Крайзель Й., Купреев С.А., Спенсер Д.Б., Разумный В.Ю., Ясака Т. «Концепция орбитального обслуживания для разработки космической системы следующего поколения и ее ключевые технологии» Вестник Российского университета дружбы народов (РУДН). Серия: Инженерные исследования, 23, № 4, с. 269-282 (2022)

За последние годы многие компании и национальные агентства в разных странах были вовлечены в разработку различных технических аспектов орбитального обслуживания. Описан опыт орбитального обслуживания в США и России. Рассматривается проблема орбитального обслуживания в целом. Показано, что орбитальное обслуживание относится к развитию космической инфраструктуры следующего поколения и решение проблемы орбитального обслуживания в значительной степени предопределяет характеристики космических систем следующего поколения. Для реализации орбитального обслуживания выделяются два одинаково важных направления: 1) обеспечение работоспособности спутников; 2) создание систем непосредственного обслуживания. Реализация каждого направления включает в себя широкий спектр разработок. В первом случае нужно учитывать возможность стыковки с обслуживаемым спутником, гарантированный доступ к компонентам спутника, блочно-модульную структуру обслуживаемого спутника, стандартизацию аппаратного обеспечения и разъемов и т.д. Реализация второго направления варьируется от разработки методов обслуживания и систем обслуживания до спутниковых орбит и оптимизации группировки. Представлены существующие и перспективные ключевые технологии для исправного обслуживающего спутника. Показано, что экономическая выгода орбитального обслуживания должна тщательно обосновываться с глобальной точки зрения с учетом особенностей будущей космической инфраструктуры. Обслуживание позволяет продлить срок службы спутников, снизив таким образом стоимость жизненного цикла, более того – создавать совершенно новые системы и миссии. Эти эффекты могут быть достигнуты не только посредством дозаправки или ремонта спутников, но и за счет коррекции их орбит. Предлагаемое орбитальное обслуживание создает перспективу создания коммерческой сети обслуживания и удаления мусора, сформированной на той же технологической базе, что, однако, представляет собой отдельные технологические проблемы, которые тесно связаны с орбитальным обслуживанием.

Павлов Д.Г., Стегайлов В.В. «Моделирование образования вихрей в потоке жидкости методами молекулярной динамики» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 202-203 (2022)

Представлен и реализован новый метод создания стационарного потока вещества в задаче молекулярной динамики в рамках вычислительного пакета OpenMM, приведены примеры его применения и реализованы методы высокопроизводительного анализа и визуализации полученных с его помощью данных. Помимо этого в работе представлен метод конечно-разностной аппроксимации завихренности на сетке и проанализирована его точность. Приведено обсуждение границ применимости предложенных техник. Был проведен анализ основных причин сложностей в достижении перехода в турбулентный режим и были обозначены векторы развития для их преодоления. Было произведено сравнение производительности пакетов OpenMM и LAMMPS на разных системах.

Куликовский К.В., Стерлядкин В.В. «Радиофизические особенности радиолокационных отражений от ясного неба в миллиметровом диапазоне длин волн» Журнал радиоэлектроники, № 5, с. 3 (2023)

Исследованы особенности доплеровских спектров радиолокационных сигналов миллиметрового диапазона длин волн, рассеянных атмосферными неоднородностями в условиях ясного неба. Описана методика проведения измерений когерентным ветровым профайлером. Приведены результаты измерений радиолокационной отражаемости Z в условиях летней конвекции, которые не удается интерпретировать традиционной теорией Брегговского рассеяния на неоднородностях обусловленных локально однородной изотропной турбулентностью. Экспериментальные значения нередко на два порядка превышают максимальные теоретические оценки. Анализ тонкой структуры доплеровских спектров, полученных в летних условиях, указывает на их большую ширину, многопичковость, пространственную изменчивость. Данные особенности авторы связывают с формированием термиков, в структуре которых наблюдаются близко расположенные восходящие и нисходящие потоки. Высокий уровень радиолокационной отражаемости также подтверждает конвективную версию формирования сигналов, при которой большое различие влажности в близко расположенных восходящих и нисходящих слоях на границе термика приводит к формированию вихрей с большими градиентами показателя преломления.

Снытников В.Н., Пескова Е.Е., Стояновская О.П. «Численная модель теплопереноса в двухтемпературной среде газ–наночастицы при лазерной конверсии метана» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 231-232 (2022)

Одним из перспективных направлений решения задачи прямой переработки метана в этилен и водород является лазерный катализ. Ключевая идея этого направления состоит в создании двухтемпературной реакционной среды, в которой каталитические наночастицы имеют более высокую температуру, чем реакционный газ. Как результат, на поверхности нагретых частиц происходит активация метана и синтез промежуточных соединений, а их дальнейшее превращение протекает в газовой среде. Для лазерного катализа необходим такой массо- и теплоперенос в среде, при котором превращения получаемых целевых продуктов определяются температурой газовой фазы, а не дисперсных частиц. Двухтемпературному состоянию среды противодействует процесс тепловой релаксации при теплообмене между газом и частицами, интенсивность которого тем выше, чем меньше размер частицы. С другой стороны, чем меньше размер частицы, тем больше каталитических центров активации метана на поверхности при заданном в среде массовом содержании катализатора из наночастиц. Поэтому для создания двухтемпературной среды с управляемым химическим процессом целесообразно использовать нанодисперсные частицы, а для поддержания их температуры, отличной от температуры газа - лазерное излучение, которое поглощается твердой фазой. Необходимые условия для реализации прямой переработки метана в ценные продукты на основе этой идеи исследуются экспериментально в Институте катализа им. Г.К. Борескова СО РАН на стенде лазерного катализа. Математическая модель газа и частиц в дозвуковом потоке многокомпонентного газа с излучением включает уравнение неразрывности для каждой компоненты газа, уравнение неразрывности для каждой фракции частиц, уравнение движения для газа и частиц, уравнение энтальпии смеси газа и частиц и уравнение для интенсивности излучения. Система дополнена уравнением состояния для смеси идеальных газов.

Стояновская О.П., Маркелова Т.В. «Звуковые волны в газопылевой среде без диссипации с межфазным обменом импульсом и тепловой энергией» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 235-236 (2022)

Для моделирования на макроуровне динамики газовзвесей необходимо численно решать уравнения газодинамического типа с релаксационными слагаемыми, описывающими передачу импульса и энергии от газа к частицам и наоборот. Для ультрадисперсных частиц время скоростной и тепловой релаксации намного короче, чем время, на котором рассматривается динамика среды. В этом случае время релаксации является малым параметром задачи, который делает задачу жесткой. В настоящий момент ведется разработка методов, погрешность которых при фиксированных счетных параметрах стремится к нулю при бесконечно малых и бесконечно больших временах релаксации. Такие методы имеют преимущество при решении жестких задач, так как позволяют выбирать расчетные параметры независимо от малых физических параметров задачи. Для исследования свойств новых методов и верификации вычислительных комплексов необходимы задачи, имеющие аналитическое или эталонное решение. В работе рассматривается модель газопылевой среды с невязким несущим политропным газом, которая представляет собой квазилинейную систему уравнений в частных производных слабо гиперболического типа. Для этой системы получено дисперсионное соотношение и найдено аналитическое решение задачи, соответствующее движению монохроматической бегущей волны в двухфазной среде. При конечных временах релаксации фазовая скорость зависит от длины волны. Показано, что в предельных случаях (времена скоростной и тепловой релаксации стремятся к нулю или релаксационное равновесия, соответствующие времена стремятся к бесконечности или вмороженное равновесие) скорость движения волн не зависит от длины волны. Это позволяет распространять известные аналитические решения для чистого газа на газопылевую среду в релаксационном равновесии. Установлено, что скорость звука в двухфазной среде в релаксационном равновесии есть функция от скорости звука в чистом газе. А также от безразмерных переменных – массовой доли твердых частиц в газе, показателя адиабаты газа (отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме) и показателя адиабаты для газопылевой среды (отношения теплоемкостей пыли и газа при постоянном объеме). Путем численного анализа дисперсионного соотношения, соответствующего режиму релаксационного равновесия, установлен диапазон значений массовой доли частицы. В нем скорость звука в среде чувствительна к значению показателя адиабаты для газопылевой среды. Аналитическое решение воспроизведено в численных расчетах и рекомендуется к использованию как тест для изучения алгоритмов расчета межфазного взаимодействия.

Бункин А.Ф., Михалевич В.Г., Стрельцов В.Н. «Обращение волнового фронта звуковых пучков в пьезополупроводниках в переменном магнитном поле» Акустический журнал, 69, № 1, с. 3-6 (2023)

Рассмотрено распространение линейно поляризованной поперечной звуковой волны в полупроводниковом слое с определенной кристаллографической структурой при достаточно высокой концентрации электронов проводимости. Полупроводниковый слой находится в пространственно однородном магнитном поле, направленном перпендикулярно плоскости падения звуковой волны и модулированном со звуковой частотой. Связь плазменной подсистемы с акустическими колебаниями в слое реализуется за счет внутреннего пьезоэлектрического поля. Показано, что распространение звукового пучка в этих условиях сопровождается возникновением встречной звуковой волны с обращенным волновым фронтом. Найден коэффициент преобразования прямой и обращенной волн. Ключевые слова: обращение волнового фронта, фонон-плазмонное взаимодействие пьезоэлектричество DOI: 10.31857/S0320791922700010, EDN: DATWFU

Стрижак В.А. «Акустический контроль прутков композитной арматуры с учетом процента армирования» Дефектоскопия, № 10, с. 37-48 (2022)

Необходимость в эффективных и производительных технических средствах контроля композитных материалов, выпускаемых в виде протяженных элементов (труба, пруток и т.д.), требует адаптации волноводной методики контроля к особенностям композитных материалов. Волноводная методика позволяет производить оценку качества стержня без сканирования и использует установку датчика на торец объекта контроля. Отстройка от влияния акустического контакта на получаемый результат реализуется использованием параметра, определяемого как отношение эхосигнала от неоднородности к амплитуде сигнала, отраженного от противоположного торца. Существенное влияние на результаты оказывает процент армирования композитного материала. Для композитной арматуры – это стекловолокно. Предложена модель, учитывающая влияние процента армирования стержня на результаты контроля стержневыми волнами. На основании модели рассчитаны коэффициенты и номограммы, позволяющие учесть процент армирования стержня и длину дефекта при принятии решения о его существенности. Представлен результат оценки значимости дефектов, выявленных в 5 партиях прутков разных производителей. Показаны дефекты, являющиеся значительными и малозначительными для свойств стержня композитной арматуры.

Стрижаков Е.А., Хисматуллина Ф.С. «Математическое моделирование движения флюида в неоднородной среде с учётом изменения PVT свойств» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 236-239 (2022)

Представлена математическая модель фильтрации флюида в неоднородной среде с учётом динамики изменения пластового давления. Приведены практические результаты использования модели в рамках разработки алгоритма расчёта системы «флюид–пласт» для интегрированного моделирования месторождений нефти и газа. Схематически продемонстрирована связь между компонентами системы.

Вильфанд Р.М., Зеленько А.А., Реснянский Ю.Д., Струков Б.С., Цырульников М.Д. «Усвоение океанографических данных как одна из ключевых задач оперативной океанологии» Гидроакустика, № 53, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA53.pdf (2022)

Представлена информация о разрабатываемой в Гидрометцентре России системе усвоения океанографических данных (СУОД), основанной на использовании океанской модели NEMO в рамках циклической последовательной схемы «анализ–прогноз–анализ». Выходная продукция СУОД включает информацию о трехмерных распределениях температуры воды, ее солености и скорости течений, а также об отклонениях морской поверхности от равновесного состояния и о параметрах ледяного покрова. Эта информация может служить исходной для определения скорости распространения звука, знание которой необходимо для гидроакустических приложений. Ключевые слова: оперативная океанология, усвоение данных, модель NEMO, ледовая модель, вариационный анализ, метод дробных инкрементов

Стукач О.В., Ершов И.А., Быков С.В., Гладышев С.А. «Разработка ультразвукового приемопередатчика для скважинной телеметрии» Журнал радиоэлектроники, № 11, с. 18 (2022)

Предложен и исследуется новый канал связи для передачи телеметрической информации. Основной идеей является использование акустического сигнала в полосе ультразвуковых частот и внутритрубного пространства как среды передачи. Выбор ультразвукового диапазона частот акустических сигналов был сделан из предположения о меньшем влиянии эффекта интерференции при разных расстояниях между приемником и передатчиком сигналов. Внутритрубное пространство содержит более однородную среду, чем породы за обсадной трубой. Использование ультразвуковых частот уменьшает рассеяние сигнала в затрубное пространство. Предполагается, что это позволит улучшить достоверность передаваемой информации. Представлены разработанные ультразвуковые приёмник и передатчик цифрового сигнала в коде «Манчестер-II» на базе ультразвукового излучателя ma40s4s и ультразвукового датчика ma40s4r. Приведена электрическая принципиальная схема приёмника. Для оценки эффективности технического решения разработан испытательный стенд. Проведена оценка затухания ультразвукового сигнала во внутритрубном пространстве и сделан вывод о перспективности использования ультразвукового канала связи. В ходе экспериментов выявлено значительное влияние интерференции. Данное явление затрудняет его идентификацию, поскольку паузы между символами заполняются отраженным сигналом. Для решения данной проблемы был использован дополнительный резонансный усилитель.

Стукач О.В., Ершов И.А., Быков С.В., Трубин С.В. «Регрессионная модель затухания ультразвукового сигнала в скважине» Журнал радиоэлектроники, № 2, с. 9 (2023)

Проблема передачи телеметрической информации требует всестороннего изучения новых каналов связи и нахождения окон прозрачности для распространения волн в полосе рабочих частот. Электромагнитные каналы связи энергетически малоэффективны и имеют низкую скорость передачи данных. У кабельных каналов связи высокая стоимость обслуживания, а передача телеметрии невозможна на больших глубинах. В статье представлены результаты разработки приёмо-передающего ультразвукового устройства для передачи телеметрической информации. Приёмник и передатчик выполнен на базе пьезоизлучателя ЗП-25. Частота передаваемого сигнала составляет 20 кГц. Для исследования распространения акустического сигнала была использована экспериментальная установка, имитирующая часть добывающей скважины. В результате была получена линейная регрессионная модель затухания акустического сигнала в скважине. Произведено сравнение с теоретической моделью распространения акустического сигнала. Обнаружено расхождение полученной модели с теоретической. Показано, что линейная регрессия согласуется с результатами экспериментов и является хорошей имитационной моделью для процесса передачи сигнала, а нелинейные эффекты в рассматриваемой полосе частот незначительны. Также экспериментально полученная модель имеет гораздо меньшее затухание по сравнению с теоретической.

Стукач О.В., Ершов И.А., Быков С.В., Трубин С.В. «Регрессионная модель затухания ультразвукового сигнала в скважине» Журнал радиоэлектроники, № 3, с. 9 (2023)

Проблема передачи телеметрической информации требует всестороннего изучения новых каналов связи и нахождения окон прозрачности для распространения волн в полосе рабочих частот. Электромагнитные каналы связи энергетически малоэффективны и имеют низкую скорость передачи данных. У кабельных каналов связи высокая стоимость обслуживания, а передача телеметрии невозможна на больших глубинах. В статье представлены результаты разработки приёмо-передающего ультразвукового устройства для передачи телеметрической информации. Приёмник и передатчик выполнен на базе пьезоизлучателя ЗП-25. Частота передаваемого сигнала составляет 20 кГц. Для исследования распространения акустического сигнала была использована экспериментальная установка, имитирующая часть добывающей скважины. В результате была получена линейная регрессионная модель затухания акустического сигнала в скважине. Произведено сравнение с теоретической моделью распространения акустического сигнала. Обнаружено расхождение полученной модели с теоретической. Показано, что линейная регрессия согласуется с результатами экспериментов и является хорошей имитационной моделью для процесса передачи сигнала, а нелинейные эффекты в рассматриваемой полосе частот незначительны. Также экспериментально полученная модель имеет гораздо меньшее затухание по сравнению с теоретической.

Суржиков С.Т. «Неравновесное сверхзвуковое обтекание затупленной пластины под большим углом атаки» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 123-137 (2023)

Сформулирована компьютерная модель, предназначенная для изучения процессов неравновесной физико-химической газовой динамики при обтекании затупленной пластины конечных размеров сверхзвуковым потоком разреженного воздуха для условий лабораторных экспериментов. Компьютерная модель основана на двухмерных уравнениях Навье–Стокса, сохранения энергии поступательных степеней свободы атомов и молекул, колебательных степеней свободы двухатомных молекул, уравнений химической кинетики и диффузии отдельных компонент частично ионизованного газового потока. Дан анализ основных газодинамических и кинетических процессов при обтекании затупленной пластины при числах Маха M=10 и 20. Показано образование областей термической неравновесности.

Георгиевский П.Ю., Сутырин О.Г. «Детонация горючей газовой смеси при взаимодействии ударной волны с эллипсоидальным пузырем инертного газа» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 510, № 1, с. 51-58 (2023)

На основе уравнений Эйлера проведено численное моделирование взаимодействия ударной волны в горючей газовой смеси с эллипсоидальной областью инертного газа повышенной плотности в двумерной плоской и осесимметричной постановках. Обнаружены четыре качественно различных режима непрямого инициирования детонации: при отражении волны от границы раздела газов, при фокусировке вторичных поперечных скачков уплотнения на оси/плоскости симметрии, при усилении сходящейся к оси симметрии поперечной волны и при вторичной фокусировке волн перед пузырем. Показано, что режим инициирования детонации существенно зависит как от интенсивности ударной волны, так и от формы пузыря. На основе серии расчетов определена зависимость пороговых чисел Маха падающей волны от формы пузыря. В плоско-параллельном течении умеренное удлинение пузыря приводит к существенному снижению порогового числа Маха. В осесимметричном течении нижнее пороговое число Маха менее чувствительно к форме пузыря, и наиболее эффективное инициирование детонации осуществляется с помощью сферического пузыря. Эффект фокусировки ударной волны позволяет достичь успешного инициирования детонации при принципиально меньшей интенсивности падающей волны по сравнению с прямым инициированием. Ключевые слова: ударная волна, газовый пузырь, фокусировка ударной волны, кумуляция, детонация

Перминов В.И., Перцев Н.Н., Далин П.А., Семенов В.А., Суходоев В.А., Медведева И.В., Железнов Ю.А. «Отклик собственного излучения области мезопаузы на короткопериодические изменения солнечной активности» Геомагнетизм и аэрономия, 63, № 1, с. 63-72 (2023)

Исследовано влияние 27-суточной солнечной осцилляции на температуру и интенсивность излучения области мезопаузы по одночасовым полуночным наблюдениям полос О₂А(0-1) и ОН(6-2) на Звенигородской научной станции в период 2000–2021 гг. Установлено, что отклик на изменение солнечной активности наблюдается во всех характеристиках атмосферного излучения как по годовым, так и по сезонным данным. В зимний период они статистически значимы для всех характеристик атмосферного излучения, а летом только для интенсивности О₂А(0-1). В летний период положительный отклик для излучения молекулярного кислорода ниже зимнего значения приблизительно в 2 раза. Обнаружено, что вариации в характеристиках атмосферного излучения находятся близко к противофазе с 27-суточной солнечной осцилляцией. При этом температура излучающего гидроксила в зимний период испытывает колебания со сдвигом на треть периода относительно максимума солнечной вариации.

Долбня Д.И., Знаменская И.А., Луцкий А.Е., Сысоев Н.Н. «Формирование ударно-волнового течения при локализации наносекундных разрядов в нестационарном потоке в канале с препятствием» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 1, с. 144-150 (2023)

Представлены результаты исследований по воздействию импульсного объемного и поверхностного разрядов на высокоскоростное течение газа в прямоугольном канале ударной трубы с изменением профиля (препятствием на нижней стенке). Однократный наносекундный поверхностный разряд и разряд с предионизацией от плазменных электродов (комбинированный разряд) инициировался в потоке за ударной волной с числами Маха Ms 3.2–3.4. Препятствие определяет распределение параметров обтекающего его потока и перераспределение плазмы импульсного разряда. Численным моделированием получены поля плотности газодинамического потока в условиях эксперимента и проведено сравнение с распределением плазмы разряда. Показано, что ударно-волновое воздействие разряда на поток за препятствием продолжалось от 25 до 70 мкс.

Сысоева Е.Я., Чашечкин Ю.Д. «Тонкая структура и симметрии стратифицированного течения за горизонтально движущейся сферой» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 239-242 (2022)

Королев Г.Л., Сычёв Вик.В. «Об обтекании полутела вращения Рэнкина» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 2, с. 85-89 (2023)

Исследовано осесимметричное течение несжимаемой жидкости при больших числах Рейнольдса около полутела вращения Рэнкина. Установлено, что в решении задачи для системы уравнений пограничного слоя линии нулевого поверхностного трения не возникает. Рассмотренное течение является безотрывным, что находится в полном соответствии с имеющимся экспериментальным результатом.