Беляев И.В., Макашов С.Ю., Зайцев М.Ю., Юдин В.Г., Потапов А.В. «Наземные стендовые испытания плоского сопла с шумоглушением» Акустический журнал, 69, № 2, с. 242-248 (2023)

Важность шума струи для перспективного сверхзвукового гражданского самолета (СГС) на режимах взлета и набора высоты диктует необходимость разработки методов снижения шума струи и их последующей валидации в крупномасштабных и натурных испытаниях. В данной работе приводятся результаты первых в российской практике наземных акустических испытаний плоского сопла с системой шумоглушения, которое устанавливается на двигатель дозвукового самолета – демонстратора технологии. Было рассмотрено плоское косое сопло с эжектором и экранами – элементами планера СГС. Проведено сравнение результатов испытаний для трех вариантов геометрии сопла: круглого сопла, соответствующего измерениям для исходного двигателя без модификаций, плоского сопла без экранов и плоского сопла с экранами. Было получено, что при использовании плоского сопла без экранов имеется два противоположных эффекта: усиление шума по сравнению с круглым соплом для углов наблюдения, близких к оси струи, и ослабление шума при углах наблюдения, близких к плоскости вращения вентилятора. Установка экранов приводит к усилению шума на величину до 5 дБ в области низких частот менее 150 Гц и снижению шума на величину 2 дБ для частот 250 Гц и выше. Оценка шума на местности в метрике EPNL показала, что применение данного плоского сопла с системой шумоглушения приводит к эффекту снижения шума на местности по сравнению с исходным круглым соплом. Ключевые слова: аэроакустика, шум струи, плоское сопло, шум на местности, снижение шума DOI: 10.31857/S0320791923600075, EDN: IUHWXY

Ивочкин Ю.П., Юдин С.М. «Вихреобразование и жидкометаллическая эмиссия капель при высокочастотном индукционном нагреве металлов» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 121-123 (2022)

Представлены и интерпретируются опытные данные по исследованию физического эффекта, связанного с интенсивной эмиссией капель с жидкометаллической поверхности при плавлении стальных шариков и цилиндров в кольцевом индукторе. Рассмотрен возможный механизм наблюдаемого явления, основанный на увеличении давления в объеме расплава, ограниченного твердой оксидной коркой. Установлен вихревой характер движения металла внутри замкнутого объема, приводящий к выравниваю температуры и дополнительному давлению на стенку. Полученные результаты могут быть использованы для уточнения численных кодов протекания техногенных аварий на АЭС и представляют интерес для разработчиков перспективного бестигельного способа плавления титана.

Юй Чжоакай «Исследование малых колебаний жидкости в условиях микрогравитации» Волны и вихри в сложных средах: 13 международная конференция – школа молодых ученых; 30 ноября–02 декабря 2022 г., Москва: Сборник материалов школы, с. 300-304 (2022)

Задача о нахождении положения равновесия жидкости в условиях микрогравитации может быть сведена к решению нелинейного дифференциального уравнения на свободной поверхности при граничных условиях на линиях трёхфазного контакта. При решении задачи о малых колебаниях капиллярной жидкости основное внимание уделяется динамическому условию на свободной поверхности и граничному условию на линиях смачивания. В статье предлагается спиральная пружина для моделирования воздействия силы поверхностного натяжения. В тороидальных сосудах проявлены явление изменения ориентации равновесной свободной поверхности и сложные формы колебаний капиллярной жидкости.

Коновалов С.И., Юлдашев З.М. «Формирование зондирующих сигналов пьезоэлектрических преобразователей для ультразвукового контроля» Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника, 26, № 1, с. 87-98 (2023)

Сокращение длительности зондирующего импульса на выходе многослойного излучателя является актуальной задачей акустического неразрушающего контроля, поскольку способствует улучшению разрешающей способности системы, точности определения координат дефектов и снижению протяженности мертвой зоны. Наиболее распространенным методом достижения малой длительности сигнала является механическое демпфирование. Применение с этой целью RL-цепей, подключаемых к электрической стороне пьезопреобразователя (ПЭП), изучено в меньшей мере. Интерес представляет сравнительное исследование потенциальных возможностей двух указанных способов получения короткого сигнала. Цель работы. Проведение сравнительного исследования двух вариантов снижения длительности зондирующего сигнала с целью установления предпочтительности их применения в практике ультразвукового контроля. Материалы и методы. Для определения границ предпочтительного применения одного из методов в сравнении с другим использован математический аппарат, основанный на использовании интегрального исчисления, а также численных методов расчета. При построении математической модели ПЭП применен метод схем-аналогов в сочетании со спектральным методом на основе преобразований Фурье. Численные расчеты выполнены в среде MathCad. Результаты. Установлено, что применение электрической корректирующей цепи с оптимальными параметрами позволяет в широком диапазоне изменения значений удельного акустического сопротивления протектора добиваться меньшей длительности зондирующих сигналов на выходе ПЭП, чем в случае использования демпфированного ПЭП при значениях удельного акустического сопротивления демпфера z_д, меньших 10⁷ Па·с/м. При z_д>10⁷ Па·с/м предпочтение стоит отдавать механическому демпфированию пьезоэлемента. Установлено, что амплитуда сигналов на выходе ПЭП с подключенной к нему корректирующей цепью превышает амплитуду сигнала при осуществлении демпфирования пьезоэлемента. Заключение. Полученные результаты позволяют априорно оценивать и сравнивать между собой возможности ПЭП при использовании двух методов создания короткого зондирующего сигнала, а также обоснованно выбирать материалы для создания протектора в широком диапазоне удельных акустических сопротивлений. Корректный выбор параметров конструктивных элементов ПЭП дает возможность улучшения разрешающей способности систем излучения-приема, снижения протяженности мертвой зоны и повышения точности определения координат дефектов, что, в итоге, способствует повышению качества акустического контроля материалов и изделий.

Тюрина А.В., Юлдашев П.В., Есипов И.Б., Хохлова В.А. «Генерация акустической волны разностной частоты в дифрагирующем пучке волн накачки в квазилинейном приближении» Акустический журнал, 69, № 1, с. 22-31 (2023)

Рассматривается квазилинейный подход к описанию генерации акустической волны разностной частоты, формируемой при взаимодействии двух близких по частоте интенсивных высокочастотных дифрагирующих пучков волн накачки. Граничное условие соответствует двухчастотному возбуждению существующего параметрического излучателя для подводных исследований. Показано, что линейное поле первичных волн имеет узкую направленность с полным углом расхождения пучка около нескольких градусов, поэтому нелинейная дифракционная задача решалась численно в параболическом приближении. Поле волн накачки рассчитывалось в линейном приближении; полученные решения на каждом шаге численной сетки вдоль оси пучка использовались для расчета нелинейных источников при описании трехмерного пучка разностной частоты. Проанализированы одномерные и двумерные распределения поля давления и диаграммы направленности для трех значений разностной частоты. Полученные численные решения с реалистичными граничными условиями и описанием дифракционных эффектов сравниваются с известными приближенными аналитическими результатами, полученными в квазилинейном приближении. Ключевые слова: разностная частота, квазилинейное приближение, дифракция DOI: 10.31857/S0320791922600275, EDN: DAKTTI

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

Коннова Е.О., Хохлова В.А., Юлдашев П.В. «Использование графических ускорителей при моделировании нелинейных ультразвуковых пучков с ударными фронтами на основе уравнения Вестервельта» Акустический журнал, 69, № 1, с. 13-21 (2023)

Рассмотрена задача ускорения алгоритма расчета нелинейных эффектов при моделировании высокоинтенсивных ультразвуковых пучков на основе однонаправленного уравнения Вестервельта. При построении численного решения для сильно искаженных волн с ударными фронтами необходимо учитывать большое число гармоник (до 1000) на пространственных сетках с размером матриц порядка 10000 на 10000, что требует обработки больших объемов данных и длительного времени расчетов. В работе реализация оператора нелинейности проводится во временном представлении с использованием удароулавливающей схемы типа Годунова, которая позволяет моделировать нелинейные волны с ударными фронтами с небольшим (3) количеством узлов сетки на ударном фронте. В работе проводится сравнение эффективности использования данного метода при его реализации на центральном процессоре (CPU) и графических ускорителях (GPU) по сравнению со спектральным методом, реализованным ранее для квазилинейного распространения волны. Проводится анализ скорости выполнения алгоритмов на CPU и GPU в зависимости от размеров массивов входных данных. Ключевые слова: нелинейное уравнение Вестервельта, метод Годунова, графические ускорители, неинвазивная ультразвуковая хирургия DOI: 10.31857/S032079192210015X, EDN: DAEXFM

Ахмедов Х.М., Каримов Х.С., Фатима Н., Юсуфбеков Н.Ш. «Исследование датчиков вибрации на основе органических материалов» 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), № 1, с. 103-108 (2023)

Описан способ изготовления и исследования свойства эластичного датчика вибрации на основе композита органических материалов фталоцианина никеля (NiPc) и углеродных нанотрубок (УНТ). Показано, что при действии вибрации частотой 10 Гц сопротивление датчика увеличивается в 4.8 раз. Установлено, что изготовленные датчики отличаются методикой получения, обладают конструкционной новизной и отличительными свойствами по сравнению с аналогами. Датчики вибрации могут быть использованы как в практике, так и в демонстрационных целях в учебном процессе.

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.

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.

Юшкова О.В. «О расчете радиояркостной температуры грунта Луны» Журнал радиоэлектроники, № 4, с. 1 (2023)

СВЧ радиометры оказались полезными инструментами в изучении теплового режима атмосферы и подстилающей поверхности Земли, поэтому были рекомендованы для включения в состав научной радиоаппаратуры предназначенной для исследования других тел Солнечной системы, в частности Луны. Степенью понимания физических основ процесса исследования и адекватности его теоретического описания может служить совпадение результатов измерений и численного моделирования радиояркостной температуры. В работе обсуждается механизм расчета этой величины, выведена рекуррентная формула удобная для расчета радиояркостной температуры от верхнего покрова Луны. Предполагается, что грунт является плоскослоистым; распределения по глубине физической температуры и комплексной диэлектрической проницаемости для данной задачи известны из априорной информации.