Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М., Евдокимов В.С. «Об одной механической модели самоорганизации наночастиц» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 6, с. 72-78 (2022)

Опираясь на свойства блочных элементов, имитирующих наночастицы, контактирующие с многослойным основанием, строится модель самоорганизации таких объектов. Предполагается, что наночастицы контактируют без трения с находящимся в состоянии вибрации деформируемым основанием. Для построения модели в статье впервые построены аналитические соотношения, позволяющие получать параметры возникновения высокочастотного резонанса для такой механической структуры, или, что то же самое, ловушечных мод. Благодаря этим соотношениям, на основе свойств поведения механических объектов, расположенных на поверхности деформируемого основания в условиях вибрации, строится модель их самоорганизации. Самоорганизация состоит в стремлении, при определенных механических и геометрических параметрах механической системы, к объединению поверхностных объектов. Построенная модель допускает ее перенос на наночастицы из многокомпонентных материалов. Ключевые слова: граничные задачи, наночастицы, интегральные уравнения, высокочастотный резонанс, факторизация, самосборка

Бабешко В.А., Евдокимова О.В., Бабешко О.М., Евдокимов В.С. «Об одной механической модели самоорганизации наночастиц» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 6, с. 72-78 (2022)

Опираясь на свойства блочных элементов, имитирующих наночастицы, контактирующие с многослойным основанием, строится модель самоорганизации таких объектов. Предполагается, что наночастицы контактируют без трения с находящимся в состоянии вибрации деформируемым основанием. Для построения модели в статье впервые построены аналитические соотношения, позволяющие получать параметры возникновения высокочастотного резонанса для такой механической структуры, или, что то же самое, ловушечных мод. Благодаря этим соотношениям, на основе свойств поведения механических объектов, расположенных на поверхности деформируемого основания в условиях вибрации, строится модель их самоорганизации. Самоорганизация состоит в стремлении, при определенных механических и геометрических параметрах механической системы, к объединению поверхностных объектов. Построенная модель допускает ее перенос на наночастицы из многокомпонентных материалов. Ключевые слова: граничные задачи, наночастицы, интегральные уравнения, высокочастотный резонанс, факторизация, самосборка

Байдулов В.Г. «О задаче определения положения источника внутренних волн» Прикладная математика и механика, 87, № 1, с. 36-44 (2023)

При движении тел в непрерывно стратифицированной жидкости с постоянной скоростью волновое поле движется вместе с телом и образует поле так называемых присоединенных внутренних волн. Набегающий на тело поток обычно предполагается постоянным, нестационарными волнами, порождаемыми на начальном этапе движения, пренебрегается. Тело при этом моделируется точечными массовыми источниками, а волновое поле находится с помощью функции Грина с последующим использованием асимптотических разложений на основе метода стационарной фазы. В работе рассмотрена задача определения положения источника по известному волновому полю, генерируемому движущимся в стратифицированной жидкости телом.

Князьков Д.Ю., Байдулов В.Г., Савин А.С., Шамаев А.С. «Прямые и обратные задачи динамики поверхностного волнения, вызванного обтеканием подводного препятствия» Прикладная математика и механика, 87, № 3, с. 442-453 (2023)

Представлены алгоритмы и результаты расчетов динамики поверхностного слоя жидкости под действием вышедших из глубины течений. Исследуются несколько подходов к моделированию поля скоростей при обтекании горизонтальным потоком неподвижного подводного препятствия. Предложены формулы для расчета поля скоростей на свободной поверхности идеальной однородной жидкости. Разработана компьютерная программа, позволяющая моделировать взаимодействие потока стратифицированной жидкости с подводным препятствием. Исследована возможность применения асимптотических формул приближения дальней зоны для расчета поля скоростей в равномерно стратифицированной жидкости.

Беляев Б.А., Сержантов А.М., Лексиков Ан.А., Бальва Я.Ф., Александровский А.А., Галеев Р.Г. «Высокоселективный волноводный полосно-пропускающий фильтр с уровнем подавления помех более 120 dB» Письма в Журнал технической физики, 49, № 10, с. 33-38 (2023)

Разработана и исследована конструкция волноводного полосно-пропускающего фильтра десятого порядка с дополнительной индуктивной связью между несмежными резонаторами. Индуктивную связь образует U-образный проводник с замкнутыми на экран концами, сформированный в крышке фильтра. Это обеспечивает не только температурную стабильность характеристик, но и технологичность изготовления конструкции. Высокая избирательность устройства обусловлена полюсами затухания, расположенными вблизи полосы пропускания, а также уровнем подавления помех в полосах заграждения, превышающим 120 dB. Потери в полосе пропускания изготовленного фильтра ∼0.8 dB при ее центральной частоте f₀=18.2 GHz и относительной ширине Delta f/f₀=1.5%. Небольшие габариты (135×30×10 mm) и вес (около 200 g) устройства, а главное, высокие электрические характеристики показывают перспективность его использования, например, в бортовых и наземных системах космической связи. Ключевые слова: полосно-пропускающий фильтр, волновод, резонатор, дополнительная связь.

Баничук Н.В. «Некоторые спектральные задачи для циклических механических систем» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 6, с. 140-147 (2022)

Рассматриваются задачи и методы спектрального анализа упругих систем. Внимание фокусируется на циклических спектральных формулировках. Выведены некоторые общие представления циклических решений рассматриваемых задач и представлен метод декомпозиции. В контексте анализа циклических систем в качестве примера рассмотрена спектральная задача об устойчивости сжимаемого неразрезного упругого кольца, решение которой приводится в аналитической форме. Ключевые слова: математическое моделирование, спектральный анализ, циклические системы, упругая устойчивость

Котухов А.В., Ефремов Д.В., Банникова И.А., Баяндин Ю.В., Уваров С.В., Наймарк О.Б., Жарко Н.А., Дежкунов Н.В. «Наблюдение кавитационного шума без субгармоники» Письма в Журнал технической физики, 49, № 6, с. 39-42 (2023)

Исследовалась эволюция спектров кавитационного шума в ультразвуковом поле, генерируемом фокусирующим преобразователем при увеличении интенсивности ультразвука. Впервые зарегистрированы спектры без субгармоники f₀/2, где f₀ – частота звукового поля, генерирующего кавитацию. Такой спектр наблюдается в частично дегазированной воде при большой скважности ультразвуковых импульсов. В режиме непрерывного генерирования ультразвука порог возникновения сонолюминесценции с точностью не ниже точности измерений совпадает с порогом появления частоты f₀/2 в спектре кавитационного шума. В импульсном поле при интенсивности ультразвука намного выше порога кавитации интенсивность сонолюминесценции растет с ростом скважности импульсов, а интенсивность линии f₀/2 в спектре кавитационного шума уменьшается. Ключевые слова: ультразвук, кавитационный шум, субгармоника, сонолюминесценция

Минин О.В., Джоу С., Баранов П.Ф., Минин И.В. «Дифракционно-ограниченная фокусировка звуковых волн мезоразмерной плоской Янус-линзой» Письма в ЖЭТФ, 117, № 10, с. 727-733 (2023)

Представлены результаты численного моделирования и экспериментального подтверждения анизотропной фокусировки мезоразмерной (параметр размера Ми около 18) звуковой кубической линзы на основе V-образных пластинчатых структур. Впервые показано, что такая линза с размером грани около 3 длин волн обеспечивает фокусировку звуковой волны в воздухе в дифракционно-ограниченную область. При инверсионной геометрии структуры линза полностью отражает падающую звуковую волну.

Костюков Е.Н., Никифорова М.С., Спирин И.А., Никифоров И.И., Баранов С.Н., Шевлягин О.В., Бурнашов В.А. «Исследование зависимости параметров акустической эмиссии и ударно-волновой чувствительности пластифицированного октогена от дисперсности наполнителя» Физика горения и взрыва, 59, № 3, с. 118-123 (2023)

Проведено исследование зависимости параметров акустической эмиссии, регистрируемых при квазистатическом сжатии, и характеристик ударно-волновой чувствительности деталей из пластифицированного октогена от дисперсности наполнителя. С использованием зависимости параметров акустической эмиссии от дисперсности октогена описаны возможные варианты процесса деградации структуры взрывчатого вещества при ударно-волновом воздействии, которые рассматриваются в качестве причины различия ударно-волновой чувствительности.

Барсегян В.Р. «Задача граничного управления смещением на двух концах процессом колебания стержня, состоящего из двух участков разной плотности и упругости» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 2, с. 125-135 (2023)

Рассмотрена задача граничного управления для одномерного волнового уравнения с кусочно-постоянными характеристиками. При этом полагается, что время прохождения волны через каждый однородный участок одинаково. Управление осуществляется смещением на двух концах. Предложен конструктивный подход построения управляющего воздействия с заданными начальным и конечным условиями. Схема построения заключается в следующем: исходная задача сводится к задаче управления распределенными воздействиями с нулевыми граничными условиями. Далее используется метод разделения переменных и методы теории управления конечномерными системами. Полученные результаты иллюстрируются на конкретном примере. Ключевые слова: управление колебаниями, продольные колебания кусочно-однородного стержня, поперечные колебания кусочно-однородной струны, граничное управление, разделение переменных

Бархатов Н.А., Ревунов С.Е., Бархатова О.М., Ревунова Е.А. «Сопоставление низкочастотных характеристик модельного спирального магнитного облака солнечного ветра с наблюдаемыми возмущениями» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 2, с. 232-240 (2023)

Представлены результаты сопоставления аналитического исследования особенностей радиального распределения магнитогидродинамические возмущений компонент магнитного поля в теле модельного магнитного облака солнечного ветра с данными по реальному облаку, зарегистрированному на космическом аппарате. Аналитико-численное решение для возмущений выполнено в цилиндрической системе координат для облака, представленного бессиловой цилиндрической трубкой со спиральным магнитным полем. Полученное общее представление о радиальном распределении компонент магнитного поля в теле магнитного облака согласуется с зарегистрированными параметрами возмущений магнитного поля на патрульном космическом аппарате и подтверждается объективным корреляционным анализом. Совместная постобработка результатов счета и сопоставляемых с ними реальных данных усиливает согласованность, что свидетельствует об адекватности примененного магнитогидродинамического подхода к анализу колебаний в модельном теле магнитного облака.

Бархатов Н.А., Ревунов С.Е., Бархатова О.М., Ревунова Е.А. «Сопоставление низкочастотных характеристик модельного спирального магнитного облака солнечного ветра с наблюдаемыми возмущениями» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 2, с. 232-240 (2023)

Представлены результаты сопоставления аналитического исследования особенностей радиального распределения магнитогидродинамические возмущений компонент магнитного поля в теле модельного магнитного облака солнечного ветра с данными по реальному облаку, зарегистрированному на космическом аппарате. Аналитико-численное решение для возмущений выполнено в цилиндрической системе координат для облака, представленного бессиловой цилиндрической трубкой со спиральным магнитным полем. Полученное общее представление о радиальном распределении компонент магнитного поля в теле магнитного облака согласуется с зарегистрированными параметрами возмущений магнитного поля на патрульном космическом аппарате и подтверждается объективным корреляционным анализом. Совместная постобработка результатов счета и сопоставляемых с ними реальных данных усиливает согласованность, что свидетельствует об адекватности примененного магнитогидродинамического подхода к анализу колебаний в модельном теле магнитного облака.

Сухотерин М.В., Лалин В.В., Кондратьева Л.Н., Барышников С.О., Войтко И.В. «Свободные колебания прямоугольной пластины с защемленными противоположными краями (CFCF-пластина)» Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Физико-математические науки, 16, № 1, с. 51-64 (2023)

Предложен итерационный метод отыскания собственных частот симметричных колебаний для прямоугольной CFCF-пластины с помощью двух гиперболо-тригонометрических рядов по двум координатам. При этом получена разрешающая однородная бесконечная система линейных алгебраических уравнений, которая содержит в качестве параметра искомую собственную частоту. Вместо вывода и решения частотного уравнения предложено использовать метод перебора значений частоты («метод стрельбы») в сочетании с методом последовательных приближений. Численные результаты получены для первых трех симметричных собственных форм. Исследовано влияние на точность результатов количества членов рядов и числа итераций. Проведено сравнение с результатами других авторов и опубликованными экспериментальными данными.

Бахтин В.К., Гурбатов С.Н., Дерябин М.С., Касьянов Д.А. «Об особенностях трансформации профиля акустических нелинейных волн, отраженных от ступенчатой структуры» Акустический журнал, 69, № 3, с. 295-303 (2023)

Приведены результаты исследования отражения интенсивного акустического пучка от ступенчатых структур. Рассмотрен случай больших чисел Рейнольдса, когда в падающем пучке сформировался пилообразный профиль волны, а препятствие в виде ступеньки располагалось нормально к акустической оси и находилось за координатой разрыва. При отражении от препятствия падающий на него акустический пучок расщепляется на две части, между которыми существует разность хода, задаваемая самой ступенчатой структурой. В эксперименте уделялось внимание препятствиям, создающим при отражении разность хода между двумя частями пучка, равную 0, λ/3,λ/2, λ и некоторым другим значениям. С помощью широкополосного мембранного гидрофона регистрировалась форма профиля нелинейных волн падающего и отраженного акустических пучков в произвольной пространственной точке. Это позволило проанализировать эволюцию формы пучка по мере удаления от препятствия, а также исследовать его поперечную структуру. Показан эффект удвоения характерной частоты сигнала при отражении акустического пучка от ступенчатой структуры, создающей между двумя частями отраженного пучка разность хода λ/2. Показано, что динамика нелинейных эффектов в интенсивных пучках, отраженных от ступенчатых структур, имеет сходство с трансформацией профиля акустических волн, образованных двухчастотными сигналами накачки. Ключевые слова: дифракция, нелинейные волны, фазовый экран DOI: 10.31857/S0320791922700058

Шагапов В.Ш., Рафикова Г.Р., Башмаков Р.А., Мамаева З.З. «Анализ коллекторских характеристик призабойной зоны пласта, подверженного гидравлическому разрыву по собственным колебаниям столба жидкости в скважине» Инженерно-физический журнал, 96, № 2, с. 281-288 (2023)

Рассмотрена задача о собственных колебаниях столба жидкости в насосно-компрессорной колонне, помещенной в вертикальную скважину, возникающих после внезапного открытия или закрытия скважины. Построена математическая модель динамики столба жидкости в скважине, сообщающейся с пластом через проницаемые стенки открытого участка скважины и через трещину гидравлического разрыва пласта. На основе этой модели получены аналитические решения, описывающие затухающие собственные колебания давления и скорости течения жидкости в скважине под действием сил вязкого сопротивления вблизи стенок скважины, а также фильтрационных процессов в призабойной зоне пласта, подверженной гидравлическому разрыву. Сравнительный анализ результатов расчета с имеющимися промысловыми данными показывает, что частотные характеристики течения жидкости в скважине, а также интенсивность затухания собственных колебаний скорости этого течения дают содержательную информацию о коллекторских параметрах призабойной зоны пласта и о качестве трещин его гидравлического разрыва.

Котухов А.В., Ефремов Д.В., Банникова И.А., Баяндин Ю.В., Уваров С.В., Наймарк О.Б., Жарко Н.А., Дежкунов Н.В. «Наблюдение кавитационного шума без субгармоники» Письма в Журнал технической физики, 49, № 6, с. 39-42 (2023)

Исследовалась эволюция спектров кавитационного шума в ультразвуковом поле, генерируемом фокусирующим преобразователем при увеличении интенсивности ультразвука. Впервые зарегистрированы спектры без субгармоники f₀/2, где f₀ – частота звукового поля, генерирующего кавитацию. Такой спектр наблюдается в частично дегазированной воде при большой скважности ультразвуковых импульсов. В режиме непрерывного генерирования ультразвука порог возникновения сонолюминесценции с точностью не ниже точности измерений совпадает с порогом появления частоты f₀/2 в спектре кавитационного шума. В импульсном поле при интенсивности ультразвука намного выше порога кавитации интенсивность сонолюминесценции растет с ростом скважности импульсов, а интенсивность линии f₀/2 в спектре кавитационного шума уменьшается. Ключевые слова: ультразвук, кавитационный шум, субгармоника, сонолюминесценция

Митряйкин В.И., Беззаметнов О.Н. «Прочность многослойных пластин с ударными повреждениями» Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 164, № 2-3, с. 206-220 (2022)

Решена проблема, связанная с оценкой влияния ударных повреждений на прочностные характеристики конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Ударные повреждения по своей форме и размерам для разных многослойных материалов имеют существенные различия. Это затрудняет расчет напряженно-деформированного состояния таких конструкций численными методами, поскольку достаточно трудно учесть в расчетах размеры и форму повреждения. Оценено влияние повреждений на остаточную прочность многослойных пластин при помощи корректировочной функции, определяемой экспериментально. Проведены испытания образцов ПКМ на ударном стенде с падающим грузом. После ударных воздействий измерялись глубина вмятин и площади повреждений с помощью метода ультразвукового эхо-импульсного контроля. Для отдельных образцов проведена послойная оценка характера разрушений с применением метода рентгеновской компьютерной томографии. Установлена взаимосвязь размеров повреждений и энергии удара для различных ПКМ. Проведено испытание пластин с повреждениями на сжатие, получены значения предельных нагрузок, а также функции снижения несущей способности пластин в зависимости от величины энергии удара.

Белаховский В.Б., Пилипенко В.А., Сахаров Я.А., Селиванов В.Н. «Рост геомагнитно-индуцированных токов во время геомагнитных бурь, вызванных корональным выбросом массы и высокоскоростным потоком солнечного ветра, в 2021 году» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 2, с. 271-277 (2023)

Проанализирован рост геомагнитно-индуцированных токов (ГИТ), регистрируемых в ЛЭП на Кольском полуострове, во время двух типов магнитных бурь: вызванной приходом магнитного облака при корональном выбросе массы (CME) и высокоскоростным потоком солнечного ветра, создающим коротирующую область взаимодействия (CIR). Относительная эффективность CIR бури (отношение максимальных значений ГИТ и |Dst| индекса) оказалась почти в 3 раза больше, чем для CME бури. Это вызвано большим вкладом Pi3 геомагнитных пульсаций и связанных с ними среднемасштабных вихревых токовых систем в ионосфере.

Анахаев К.Н., Беликов В.В. «Гидромеханическое моделирование заглубленного начального импульсного воздействия на гидрогеофизический массив» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 1, с. 47-54 (2023)

Рассматривается потенциальная задача заглубленного импульсного воздействия в начальный момент времени на гидрогеофизический массив, что может иметь место при подземных (подводных) взрывах, извержениях вулканов, сейсмах и т.д. Воздействие очага импульса моделировалось источником округленной формы с единичным напором, а область стока – линией нулевого потенциала. Получено строгое гидромеханическое решение задачи с установлением аналитической взаимосвязи между физической областью течения и комплексным потенциалом на основе теории функции комплексного переменного – использования метода последовательных конформных отображений с определением всех необходимых характеристик потока. Приведены примеры расчета для частных случаев с построением криволинейных ортогональных гидродинамических сеток, очертаний семейств линий равных напоров и линий токов, профилей источников импульса, а также эпюр скоростей, напоров и расходов потенциального потока. Ключевые слова: потенциальный поток, импульсное воздействие, конформные отображения, комплексный потенциал, комплексная область, эллиптические функции, линии токов, линии равных напоров

Беликов В.Т. «Интерпретация результатов наблюдений акустической эмиссии в разрушающемся твердом теле» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 199-206 (2023)

Получены уравнения, описывающие процесс распространения упругих волн в разрушающемся твердом теле. Показано, что решение уравнения для потенциала скорости продольных волн акустической эмиссии можно представить в виде суперпозиции полей ансамбля излучающих полостей-монополей. Параметры ансамбля монополей подбираются таким образом, чтобы структурные характеристики среды с полостями незначительно отличались от аналогичных характеристик твердого тела. Ключевые слова: разрушение, акустическая эмиссия, продольная волна, излучающая полость, монополь

Белов А.В., Шлык Н.С., Абунина М.А., Белова Е.А., Абунин А.А., Папаиоанноу А. «Протонные возрастания и Форбуш-эффекты с одними и теми же солнечными источниками» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1005-1009 (2023)

Сравниваются характеристики Форбуш-эффектов и солнечных протонных событий, вызванных одним и тем же солнечным источником (корональным выбросом массы и связанной с ним солнечной вспышкой). Выбран диапазон гелиодолгот (Е04–W35), в котором вспышки ассоциированы как с Форбуш-эффектами, так и солнечными протонными событиями у Земли. Независимо рассматривались солнечные протонные события для разных энергий (E>0, >100 МэВ) и с разными порогами потоков, а также GLE (наземные возрастания солнечных космических лучей). Результаты проанализированы в сравнении с контрольной группой вспышек в той же гелиодолготной зоне, не приводивших к солнечным протонным событиям. Показано, что корональные выбросы массы, связанные с солнечными протонными событиями, с большой вероятностью вызывают значительный Форбуш-эффект на орбите Земли и геомагнитную бурю. Ускорительная и модулирующая эффективности таких солнечных явлений взаимосвязаны, что, в основном, объясняется высокими скоростями корональных выбросов массы. На практике данные результаты могут применяться для улучшения прогнозов геомагнитных бурь и Форбуш-эффектов.

Агапова Д.В., Завершинский Д.И., Белов С.А., Молевич Н.Е. «Оценка погрешностей, вносимых тепловым дисбалансом на параметры корональных структур, определяемые по наблюдениям распространяющихся медленных магнитоакустических волн» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 50, № 5, с. 38-46 (2023)

Проведено исследование влияния теплового дисбаланса на медленные магнитоакустические (МА) волны, распространяющиеся внутри магнитного слоя. Для параметров плазмы, соответствующих условиям “теплой” корональной петли, в приближении магнитного слоя была рассчитана фазовая скорость медленных МА-волн как функция их периода. Благодаря рассчитанной зависимости были оценены относительные погрешности определения значений напряженности магнитного поля и температуры с помощью данных волн. Оцененные погрешности показывают, что пренебрежение тепловым дисбалансом при рассмотрении медленных МА-волн в корональных структурах может стать причиной существенного расхождения между сейсмологическими и спектрометрическими оценками параметров плазмы.

Белов А.В., Шлык Н.С., Абунина М.А., Белова Е.А., Абунин А.А., Папаиоанноу А. «Протонные возрастания и Форбуш-эффекты с одними и теми же солнечными источниками» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 7, с. 1005-1009 (2023)

Сравниваются характеристики Форбуш-эффектов и солнечных протонных событий, вызванных одним и тем же солнечным источником (корональным выбросом массы и связанной с ним солнечной вспышкой). Выбран диапазон гелиодолгот (Е04–W35), в котором вспышки ассоциированы как с Форбуш-эффектами, так и солнечными протонными событиями у Земли. Независимо рассматривались солнечные протонные события для разных энергий (E>0, >100 МэВ) и с разными порогами потоков, а также GLE (наземные возрастания солнечных космических лучей). Результаты проанализированы в сравнении с контрольной группой вспышек в той же гелиодолготной зоне, не приводивших к солнечным протонным событиям. Показано, что корональные выбросы массы, связанные с солнечными протонными событиями, с большой вероятностью вызывают значительный Форбуш-эффект на орбите Земли и геомагнитную бурю. Ускорительная и модулирующая эффективности таких солнечных явлений взаимосвязаны, что, в основном, объясняется высокими скоростями корональных выбросов массы. На практике данные результаты могут применяться для улучшения прогнозов геомагнитных бурь и Форбуш-эффектов.

Гневышев В.Г., Белоненко Т.В. «Аномальное поведение вертикальной структуры волн Россби на незональных сдвиговых течениях в окрестности фокуса» Морской гидрофизический журнал, 38, № 6, с. 585-604 (2022)

Целью работы является исследование поведения вертикальных баротропно-бароклинных мод волн Россби на незональном сдвиговом потоке в окрестности фокуса. Методы и результаты. В рамках эталонного уравнения рассматриваются различные варианты поведения собственных функций в окрестности фокуса. Показано, что количество возможных вариантов для незональных течений увеличивается при сравнении с зональным случаем. Показано, что если для зонального случая поведение волн Россби в окрестности уровня локализации качественно совпадает с задачей для внутренних волн и коэффициент прохождения через фокус всегда носит экспоненциально малый характер, то в случае незонального потока появляются качественно новые дополнительные сценарии. Решение становится крайне чувствительным к начальным параметрам волны, падающей на незональный фокус. Другим важным моментом является то, что на незональном течении появляется второй, дополнительный аномальный фокус. При падении волны на данный фокус с одной стороны он ведет себя как классический фокус с классическим налипанием во времени. А при падении с противоположной стороны волна Россби не замечает фокус и проходит его без коротковолновой трансформации. В задаче, помимо сценария с бесконечно долгим во времени налипанием на фокус и экспоненциально малым коэффициентом прохождения появляются аномальные сценарии с прохождением фокуса без затруднений с коэффициентом прохождения, равным единице. Выводы. Кинематика с аномальным поведением волн Россби в горизонтальной плоскости на незональных течениях сопровождается аномальным поведением вертикальной моды в отличие от строго зонального случая. Собственные значения задачи Штурма–Лиувилля при переходе от незонального к зональному случаю меняются скачкообразно. Как следствие, предельный переход от слабо незонального случая к строго зональному отсутствует. Такое, крайне неоднозначное, аналитическое поведение волн Россби в окрестности фокуса на бароклинных незональных течениях говорит, скорее, об отсутствии аналитического предсказания и необходимости более глубокого и подробного анализа с применением численных методов.

Беляев Б.А., Сержантов А.М., Лексиков Ан.А., Бальва Я.Ф., Александровский А.А., Галеев Р.Г. «Высокоселективный волноводный полосно-пропускающий фильтр с уровнем подавления помех более 120 dB» Письма в Журнал технической физики, 49, № 10, с. 33-38 (2023)

Разработана и исследована конструкция волноводного полосно-пропускающего фильтра десятого порядка с дополнительной индуктивной связью между несмежными резонаторами. Индуктивную связь образует U-образный проводник с замкнутыми на экран концами, сформированный в крышке фильтра. Это обеспечивает не только температурную стабильность характеристик, но и технологичность изготовления конструкции. Высокая избирательность устройства обусловлена полюсами затухания, расположенными вблизи полосы пропускания, а также уровнем подавления помех в полосах заграждения, превышающим 120 dB. Потери в полосе пропускания изготовленного фильтра ∼0.8 dB при ее центральной частоте f₀=18.2 GHz и относительной ширине Delta f/f₀=1.5%. Небольшие габариты (135×30×10 mm) и вес (около 200 g) устройства, а главное, высокие электрические характеристики показывают перспективность его использования, например, в бортовых и наземных системах космической связи. Ключевые слова: полосно-пропускающий фильтр, волновод, резонатор, дополнительная связь.

Мансфельд А.Д., Волков Г.П., Беляев Р.В., Санин А.Г., Мороскин Д.В. «Импульсный корреляционный расходомер газа с накладными датчиками» Акустический журнал, 69, № 3, с. 374-385 (2023)

Создан и исследован усовершенствованный импульсный корреляционный расходомер газа с накладными датчиками для измерения течений газа в трубах. Работа подобных устройств основана на измерении скорости движения вихрей в турбулентном потоке. Обсуждаются проблемы выделения слабого полезного сигнала, прошедшего через газ, на фоне помех от сигналов, распространяющихся по стенке трубы. Предложена схема корреляционного расходомера с импульсным зондированием и возможностью автоматического поиска полезного сигнала на фоне помех. Продемонстрирована работа расходомера на фоне вибраций стенки трубы и на фоне капель жидкости, находящихся в потоке. Ключевые слова: течение газа в трубе, ультразвуковое зондирование потоков, взаимная корреляция, измерение расхода газа DOI: 10.31857/S0320791922700034

Бескин В.С., Крауз В.И., Ламзин С.А. «Лабораторное моделирование струйных выбросов из молодых звёзд на установках с плазменным фокусом» Успехи физических наук, 193, № 4, с. 345-381 (2023)

На примере струйных выбросов из молодых звёзд показано, как лабораторное моделирование позволяет существенно продвинуться в понимании основных физических процессов, ответственных за образование и устойчивость этих удивительных объектов. В частности, обсуждается возможность моделирования струйных выбросов в лабораторном эксперименте на установке ПФ-3 в Национальном исследовательском центре “Курчатовский институт”. Многие свойства течений, полученных на экспериментальной установке, согласуются с основными характеристиками струйных выбросов, наблюдаемых в окрестности молодых звёзд

Карнаух В.Н., Бессонова Е.А. «Голоценовое осадконакопление и формирование современного рельефа дна бухты Золотой Рог (Залив Петра Великого, Японское море)» Подводные исследования и робототехника, 36, № 1, с. 77-84 (2023)

В результате выполненных высокоразрешающих сейсмоакустических работ изучено строение осадочных отложений и поверхности акустического фундамента бухты Золотой Рог и прилегающей акватории. Установлено, что мощность осадков в депрессии бухты составляет 10–18 м. В осадочном разрезе депрессии бухты Золотой Рог выделены две толщи осадков, различающихся акустическим обликом, толщиной и условиями залегания. Сделан вывод о двух этапах накопления осадков. Во время первого этапа в период 10200–9300 лет назад происходило накопление осадков нижней толщи в условиях гляциоэвстатических колебаний уровня Мирового океана и высокой активности контурных течений. Второй этап начался 9300 лет назад вслед за повышением уровня моря и продолжается до настоящего времени. В верхней части осадочных отложений бухты Золотой Рог выделен тонкий слой акустически прозрачных осадков толщиной до 1.5 м. Данный слой предположительно сложен отложениями, возникшими в результате антропогенного воздействия на дно акватории и береговые склоны при хозяйственной деятельности в период освоения территории города и порта Владивосток.

Бивин Ю.К. «Сравнение поведения света и твердых тел при движении в деформируемых средах» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 2, с. 124-134 (2022)

Полученные в экспериментах результаты скоростного входа в воду и при пересечении плоской границы воздух-пластилин твердыми телами сравнивается со свойствами света, проявляющимися в сходных условиях. Выстрелы производились по нормали и под углом к поверхности сферическими телами одиночными, выстроенными гуськом или уложенными плотно в тонкий деревянный стаканчик слоями по семь шаров (один в центре и шесть вокруг). Это позволило сравнить явление отражения рикошета, преломление, дифракции, интерференции. Ключевые слова: свет, твердое тело, траектория, рикошет, отражение, преломление, дифракция, интерференция

Бикмаев И.Ф., Вихлинин А.А., Гильфанов М.Р., Гребенев С.А., Зелёный Л.М., Лутовинов А.А., Петрукович А.А., Постнов К.А., Старобинский А.А., Черепащук А.М., Чуразов Е.М., Шакура Н.И. «Рашид Алиевич Сюняев (к 80-летию со дня рождения)» Успехи физических наук, 193, № 3, с. 343-344 (2023)

DOI: https://doi.org/10.3367/UFNe.2023.02.039331

Битюрин В.А., Бочаров А.Н., Добровольская А.С., Попов Н.А., Фирсов А.А. «Перепробой продольно-поперечного разряда в сверхзвуковом потоке воздуха» Физика плазмы, 49, № 5, с. 425-437 (2023)

Представлена физическая и численная модель продольно-поперечного разряда в сверхзвуковом потоке воздуха. Рассматриваемая модель учитывает не только традиционные механизмы взаимодействия разряда и потока (конвекция, диффузия, тепловыделение, термохимическая неравновесность), но и процессы диссоциации и ионизации в сильных приведенных электрических полях. Показано, что в рамках двумерной модели разряда постоянного тока токовая петля уносится потоком до тех пор, пока скорость ионизации за счет сильного приведенного электрического поля в непосредственной близости от электродов не обеспечит достаточную ионизацию для формирования альтернативного канала тока: начинает формироваться новая петля тока, а старая затухает. Этот рассматриваемый процесс перепробоя разряда имеет периодический характер, при этом частота перепробоев в токовой петле пропорциональна амплитуде тока. Ключевые слова: сверхзвуковой воздушный поток, разряд постоянного тока в потоке, нетермическая ионизация, токовая петля, перепробой разряда

Огородников В.А., Ерунов С.В., Панов К.Н., Чудаков Е.А., Блинов И.А., Георгиевская А.Б., Замыслов Д.Н., Фарин И.Р. «Характеристики “пылевых” потоков с поверхности лайнеров из меди и свинца при выходе на нее одной или последовательно двух ударных волн» Письма в ЖЭТФ, 117, № 10, с. 746-753 (2023)

Приведены результаты впервые проведенных сравнительных экспериментальных исследований процесса ударно-индуцированного выброса частиц (“пыления”) со свободной шероховатой (Rz20) поверхности лайнеров из меди и свинца при выходе на нее одной или последовательно двух ударных волн, разделенных по времени на 0.2 мкс. Такая ситуация возникает, как правило, в кумулирующих системах для сжатия плазмы цилиндрическими или сферическими лайнерами при их ударно-волновом или квазиизэнтропическом ускорении продуктами взрыва. С использованием методик импульсной рентгенографии, лазерно-оптической съемки, пьезоэлектрических датчиков давления и гетеродин-интерферометра исследована качественная картина и определены количественные характеристики процесса выброса частиц со свободной поверхности (СП): скорости СП и фронта потока (ФП) частиц, распределения плотности (массы) потока частиц в направлении его движения, необходимые для уточнения имеющихся особенностей и создания более обоснованных моделей описания эффекта.

Блохин А.М., Ткачёв Д.Л. «Неустойчивость по Ляпунову стационарных течений полимерной жидкости в канале с перфорированными стенками» Математический сборник, 213, № 3, с. 3-20 (2022)

Исследуется реологическая модель Покровского–Виноградова для течений растворов и расплавов несжимаемой вязкоупругой полимерной среды в случае течения в бесконечном плоском канале с перфорированными стенками. Доказана линейная неустойчивость по Ляпунову основного решения с постоянным расходом в классе возмущений, периодических по переменной, меняющейся вдоль стенки канала.

Петронюк Ю.С., Титов С.А., Богаченков А.Н., Левин В.М., Григорьева И.Г. «Особенности ультразвуковой визуализации слоистых объектов» Известия РАН. Серия физическая, 87, № 1, с. 84-88 (2023)

Методами импульсной акустической микроскопии (100–200 МГц) исследованы слои пиролитического графита на стеклянной подложке толщиной (40 мкм), сравнимой с длиной волны зондирующего звука. Проанализирован механизм естественного усиления акустического контраста при визуализации структур такого типа. Интерпретация изображений неоднородной структуры контакта слоя с подложкой подкреплена количественной оценкой акустических импедансов.

Богданов В.Р. «Один подход к плоской задаче удара оболочек типа С.П. Тимошенко об упругое полупространство» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 4, с. 97-109 (2023)

Приводится попытка решить плоскую задачу удара упругой оболочки типа С.П. Тимошенко об упругое полупространство используя методику сведения задач динамики к решению бесконечной системы интегральных уравнений (БСИУ) Вольтерра второго рода. Показано, что такой подход не приемлем. При дискретизации редуцированной БСИУ Вольтерра второго рода получается плохо определенная система линейных алгебраических уравнений: с ростом порядка редуцирования определитель такой системы стремится в бесконечность. Это показывает ограниченность такого подхода. Ключевые слова: удар, полупространство, плоская задача, цилиндрическая оболочка

Бурда Е.А., Богомолов Д.Е., Науменко А.П. «Энтропийный подход при фильтрации сигналов акустической эмиссии» Контроль. Диагностика, 26, № 1, с. 34-44 (2023)

Описывается фильтрация на основе энтропийного подхода для улучшения оценки ToA-сигнала в шумной среде по сравнению с обычно используемым информационным критерием Акаике (AIC). Предлагаемый метод заключается в огрублении входных данных с помощью алгоритма Крутчфилда–Паккарда и вычислении локальной (мгновенной) энтропии. В настоящем исследовании продемонстрировано, что локальная энтропия шумовой составляющей сигнала и локальная энтропия полезной (информативной) части могут быть различимы. В результате подход позволяет бороться с шумовой составляющей путем выбора соответствующих параметров фильтрации. Предложенный подход был проверен на экспериментальных данных, полученных на алюминиевой пластине, используемой для точного определения источника акустической эмиссии (АЭ). Энтропийный подход демонстрирует более высокую точность в окончательной локации источников АЭ при значительных уровнях шума по сравнению с классическим AIC.

Оракова М.М., Нагаплежева Р.Р., Цеева Ф.М., Караф Д.А., Бозиев Э.Х. «Исследование угла скольжения капли воды с поверхности КЭМ (111)» Нано- и микросистемная техника, 25, № 1, с. 19-22 (2023)

Исследованы зависимости углов скольжения воды с поверхности кремния от режимов их подготовки. Объектами исследования были пластины КЭМ (111). Для очистки поверхности от загрязнений и естественного оксида применяли водный раствор HF. Для оценки эффективности очистки и состояния исследуемых поверхностей измеряли динамический краевой угол смачивания. Установлено, что пластины, для которых в процедуре подготовки используется этанол, лучше смачиваются водой. Полученные экспериментальные данные подтверждаются АСМ-снимками.

Мазинов А.С.-А., Падалинский М.М, Болдырев Н.А., Старосек А.В. «Моделирование рассеивающих свойств блочных метаповерхностей в диапазоне 16–25 ГГц и сравнение с экспериментальными результатами» Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика, 23, № 2, с. 102-111 (2023)

Метаповерхности – это поверхности, состоящие из элементарных резонаторов, переизлучающих падающие волны СВЧ-диапазона. Изменяя параметры и размещение этих резонаторов, можно настраивать электрические свойства метаповерхностей в целом. Это позволяет получить ряд практически важных характеристик, труднодостижимых при использовании обычных ослабляющих покрытий, и потому перспективных в задачах экранирования электронных устройств и ослабления отражённого сигнала. Поскольку возможных конфигураций резонаторов много, для эффективного сравнительного анализа необходимы численные эксперименты. Объектом данного исследования являются метаповерхности, состоящие из полосковых прямоугольных резонаторов, расположенных на диэлектрической подложке в шахматном порядке в двух конфигурациях. Задачей исследования было получение диаграмм рассеяния в численных экспериментах и сравнение их с реальными структурами. В работе проводится компьютерное моделирование взаимодействия метаповерхностей с СВЧ полем, с последующим сравнением с результатами эксперимента с реальными структурами. Для моделирования использовался пакет CST Studio с использованием time domain solver. Расчёты проводились для нескольких частот в диапазоне 16–25 ГГц. Полученные результаты показывают, что величина нормальной составляющей отраженной электромагнитной волны падает при приближении частоты падающего излучения к резонансной. Также наблюдаются боковые лепестки, величина которых зависит от частоты. Диаграммы рассеяния, полученные на реальных образцах, показывают те же характерные особенности, а имеющиеся различия объясняются физическими особенностями приемной антенны, а также наличием дифракционных явлений. Обе рассмотренные структуры продемонстрировали высокие показатели рассеяния падающей волны, что наглядно демонстрирует перераспределение центрального лепестка на диаграммах. Сравнение показало, что промоделированные метаструктуры имеют схожие тенденции с экспериментальными диаграммами.

Трухачёв Ф.М., Болтнев Р.Е., Алексеевская А.А., Васильев М.М., Петров О.Ф. «Нелинейные пыле-акустические волны в околоидеальной (газоподобной) криогенной пылевой плазме тлеющего разряда» Физика плазмы, 49, № 1, с. 85-91 (2023)

Экспериментально исследована пыле-акустическая неустойчивость в криогенной пылевой плазме тлеющего разряда при температуре буферного газа 83 К. Представлены оценки для основных плазменных параметров. Показано, что пылевая плазма близка к идеальной (Г<<1). Проведено исследование взаимодействия волна–частица, показано, что волна является сильно нелинейной. Выполнена оценка электрического поля волны, которая также указывает на ее сильную нелинейность. Важная особенность описываемого эксперимента: при сильной нелинейности волна слабо возмущала пылевую концентрацию, что, по-видимому, связано с высокой кинетической температурой пылевой фракции и газообразным фазовым состоянием пылевого облака. Ключевые слова: идеальная пылевая плазма, криогенная плазма, пыле-акустические волны, взаимодействие волна–частица

Жуков А.О., Иванов К.А., Бондарева М.К., Бондарев М.Н., Горовой Д.С. «Наземный комплекс управления космическими аппаратами дальнего космоса» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 1, с. 99-108 (2023)

В настоящее время востребованы исследования перспективного наземного комплекса управления космическими аппаратами дальнего космоса, обладающего большими возможностями не только в управлении космическими аппаратами дальнего космоса, но и в проведении фундаментальных и прикладных радиоастрономических исследований. Большое внимание уделяется анализу требований к радиотехническому комплексу, которые должны быть выполнены для реализации возможности проведения с его помощью нескольких направлений научных исследований и, прежде всего, планетной радиолокации, интерферометрии со сверхдлинными базами, радиопросвечивания, радиоастрономии. На основе анализа состояния наземного комплекса управления космическими аппаратами дальнего космоса раскрыты направления его развития на основе модернизации существующих средств, а также показаны перспективы применения новых технологий для освоения дальнего космоса на траекториях полета к Луне, Марсу, другим небесным телам Солнечной системы, объектам инопланетной и межпланетной инфраструктуры. Ключевые слова: наземный комплекс управления, дальний космический аппарат, сеть, технология управления, радиоастрономические исследования, методы исследования космических тел.

Жуков А.О., Иванов К.А., Бондарева М.К., Бондарев М.Н., Горовой Д.С. «Наземный комплекс управления космическими аппаратами дальнего космоса» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 1, с. 99-108 (2023)

В настоящее время востребованы исследования перспективного наземного комплекса управления космическими аппаратами дальнего космоса, обладающего большими возможностями не только в управлении космическими аппаратами дальнего космоса, но и в проведении фундаментальных и прикладных радиоастрономических исследований. Большое внимание уделяется анализу требований к радиотехническому комплексу, которые должны быть выполнены для реализации возможности проведения с его помощью нескольких направлений научных исследований и, прежде всего, планетной радиолокации, интерферометрии со сверхдлинными базами, радиопросвечивания, радиоастрономии. На основе анализа состояния наземного комплекса управления космическими аппаратами дальнего космоса раскрыты направления его развития на основе модернизации существующих средств, а также показаны перспективы применения новых технологий для освоения дальнего космоса на траекториях полета к Луне, Марсу, другим небесным телам Солнечной системы, объектам инопланетной и межпланетной инфраструктуры. Ключевые слова: наземный комплекс управления, дальний космический аппарат, сеть, технология управления, радиоастрономические исследования, методы исследования космических тел.

Скворцова Н.Н., Степахин В.Д., Борзосеков В.Д., Сорокин А.А., Малахов Д.В., Качмар В.В., Колик Л.В., Кончеков Е.М., Гусейн-заде Н.Г., Ахмадуллина Н.С., Воронова Е.В., Шишилов О.Н. «Микроволновые плазменные имитационные эксперименты по осаждению лунной пыли на пластины металлов» Физика плазмы, 49, № 1, с. 75-84 (2023)

Представлены экспериментальные результаты по осаждению заряженных частиц, имитирующих левитирующую пыль реголита (пылевую плазму) на Луне, на металлические пластины. Эксперимент основан на аналогии физико-химических процессов, развивающихся в реголите при микроволновом разряде, возбуждаемом излучением мощного гиротрона, в лабораторном эксперименте в порошке реголита (лунной пыли) с процессами, которые происходят на Луне при бомбардировке ее поверхности микрометеоритами. Исследуется воздействие левитирующего облака пыли на пластины из молибдена и тантала. Результаты сравниваются с экспериментом по воздействию пыли на пластины из нержавеющей стали. Показано, что на пластины металлов (размер которых составляет 10×40 мм²) осаждаются частицы пыли в виде сфероидов различной величины. Распределение этих частиц по размерам и химический состав покрытия соответствовал лунному реголиту. Установлено, что на равномерность осаждения пыли возможно повлиять, произведя предварительную обработку пластин металлов с помощью низкотемпературной плазмы прямого пьезоразряда. Продемонстрировано, что полученная в лабораторных условиях левитирующая пыль (ансамбли заряженных частиц реголита) может быть использована для имитационных экспериментов для изучения модификации поверхности разных материалов и разработки способов очистки космической техники в условиях лунных экспедиций. Ключевые слова: лунная пыль, лунный реголит, низкотемпературная плазма, микроволновый (СВЧ) разряд, гиротрон, пьезоразряд, цепные плазмохимические процессы, поверхность, тантал, молибден, модификация поверхности

Горячкин О.В., Борисенков А.В., Лифанов А.С. «Характеристики обнаружения и особенности обработки сигналов воздушных объектов на радиолокационных изображениях космических радиолокаторов с синтезированной апертурой» Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 25, № 4, с. 79-87 (2022)

Рассмотрены возможности обнаружения воздушных движущихся целей космическими радиолокаторами с синтезированием апертуры, использующими режим интерферометрии вдоль пути. Описана методика расчета отношения сигнал–шум, характеристик обнаружения воздушных целей в режиме селекции движущихся целей. На основании расчетов показано, что динамика подстилающей поверхности, вызванная колебаниями травы, листвы или взволнованной морской поверхности, существенно снижает возможности по обнаружению воздушных объектов космическими радиолокаторами с синтезированием апертуры в режиме селекции движущихся целей. Показано на примерах существующих космических радиолокаторов с синтезированием апертуры, что при использовании метода интерферометрии вдоль пути, как минимум двух интерферометрических баз и дофокусировки по отметкам ярких движущихся целей в канале селекции движущихся целей эффективность процедуры обнаружения может быть достаточной для практических применений. Однако область малых значений радиальной скорости остается «слепой» зоной при любых конфигурациях мультибазовой схемы и может быть уменьшена только повышением энергетического потенциала радиолокаторов с синтезированием апертуры.

Борисов А.В., Розенблат Г.М., Кончина Л.В., Куликова М.Г., Маслова К.С. «Пространственные модели управляемых шарнирных механизмов со звеньями переменной длины для экзоскелетов человека» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 6, с. 73-87 (2021)

Рассматривается пространственная модель экзоскелета со звеньями переменной длины. Построение многозвенной модели проведено на основе анализа модели одного звена с одной закрепленной точкой в пространстве и модели с двумя звеньями переменной длины. В связи с возникающими трудностями при построении систем дифференциальных уравнений движения при относительно большом количестве звеньев, связанных с большим временем составления даже при использовании современных систем компьютерной математики, рассмотрено обобщение для механизма на случай произвольного конечного количества звеньев и предложен скоростной метод построения систем дифференциальных уравнений движения рассматриваемых моделей механизмов. Приводится модель экзоскелета с пятью звеньями переменной длины в пространстве, которая может использоваться при создании реально работающего экзоскелета или антропоморфного робота. В предложенной модели применяется конструкция звена экзоскелета с двумя абсолютно твердыми весомыми участками, расположенными на обоих концах звена и невесомым участком между ними в центре звена. Получены аналитически синтезированные траектории движения и приведены результаты численного моделирования движения человеко-машинной системы в виде человека в экзоскелете. Применение предложенной модели позволит человеку снизить нагрузку на суставы, увеличить силу, повысить комфортабельность и время непрерывного использования экзоскелета. Ключевые слова: человеко-машинная система, звено переменной длины, шарнир, произвольное число звеньев, экзоскелет, система дифференциальных уравнений движения, управление, анимационная визуализация движения

Добрышкин А.Ю., Сысоев О.Е., Сысоев Е.О., Петров В.В., Бормотин К.С. «Исследование частотных характеристик движения тонкостенной цилиндрической оболочки с малой присоединенной массой с учетом крутильных колебаний» Труды Московского авиационного института, № 2(129), с. https://trudymai.ru/published.php?ID=173018 (2023)

Разрушения оболочечных конструкций – это редкая техногенная катастрофа, возникающая по многочисленным причинам. При проектировании конструкций оболочечного типа производят расчеты на прочность и устойчивость учитывают режимы эксплуатации, а на возникновение явления резонанса, которому подвержены тонкостенные оболочечные конструкции, реальные расчеты не производятся. Это происходит по причинам несовпадения существующих математических моделей с поведением реальных конструкций. Для борьбы с явлением резонанса конструкторы, обычно увеличивают запасы прочности при расчете оболочек, что увеличивает стоимость объектов, но полностью не решает проблему. В данной работе авторами выполнено уточнение расчетной модели процесса колебаний оболочки малой длины (кольца), несущей малую присоединенную массу с учетом крутильных колебаний, и проведена экспериментальная проверка полученной модели.

Битюрин В.А., Бочаров А.Н., Добровольская А.С., Попов Н.А., Фирсов А.А. «Перепробой продольно-поперечного разряда в сверхзвуковом потоке воздуха» Физика плазмы, 49, № 5, с. 425-437 (2023)

Представлена физическая и численная модель продольно-поперечного разряда в сверхзвуковом потоке воздуха. Рассматриваемая модель учитывает не только традиционные механизмы взаимодействия разряда и потока (конвекция, диффузия, тепловыделение, термохимическая неравновесность), но и процессы диссоциации и ионизации в сильных приведенных электрических полях. Показано, что в рамках двумерной модели разряда постоянного тока токовая петля уносится потоком до тех пор, пока скорость ионизации за счет сильного приведенного электрического поля в непосредственной близости от электродов не обеспечит достаточную ионизацию для формирования альтернативного канала тока: начинает формироваться новая петля тока, а старая затухает. Этот рассматриваемый процесс перепробоя разряда имеет периодический характер, при этом частота перепробоев в токовой петле пропорциональна амплитуде тока. Ключевые слова: сверхзвуковой воздушный поток, разряд постоянного тока в потоке, нетермическая ионизация, токовая петля, перепробой разряда

Бражкин В.В., Данилов И.В., Циок О.Б. «Тайны воды и других аномальных жидкостей: “медленный” звук, релаксирующие сжимаемость и теплоемкость (Миниобзор)» Письма в ЖЭТФ, 117, № 11, с. 840-856 (2023)

Проведен анализ причин существования “быстрого” звука на терагерцовых частотах в различных жидкостях. Показано, что величина скорости “быстрого” звука хорошо описывается обычной формулой из теории упругости: V₁=((B(ω)+4/3G(ω))/ρ)^1/2, где ρ – плотность жидкости, а B(ω) и G(ω) – модули объемного сжатия и сдвига на соответствующих частотах. В “нормальных” жидкостях превышение значения скорости “быстрого” звука над скоростью обычного звука составляет 10–20%, при этом оно почти полностью определяется вкладом модуля сдвига G(ω) на высоких частотах и обнуляется на линии Френкеля. В то же время в некоторых жидкостях (далее называемых “аномальными”), таких как вода и расплав теллура, огромное (50–120%) превышение скорости “быстрого” звука над скоростью “нормального” связано, главным образом, с сильной частотной зависимостью модуля объемного сжатия B(ω). Аномально низкие значения релаксирующего модуля сжатия ранее были изучены нами для многих оксидных и халькогенидных стекол в области размытых фазовых превращений под давлением. В аномальных жидкостях также происходят размытые фазовые превращения в широкой области температур и давлений, что приводит к резкому снижению модулей сжатия и скоростей звука. Таким образом, рекордно большая разница между скоростями “быстрого” и “нормального” звука в аномальных жидкостях связана не с аномально “быстрым” звуком, а с тем, что “нормальный” звук в таких жидкостях является аномально “медленным”, а модули сжатия – аномально малыми. Ультразвуковые исследования аморфных льдов H₂O низкой плотности (low density amorphous – lda) и высокой плотности (high density amorphous – hda) показывают, что их модуль сжатия, действительно, в 4–5 раз превышает модуль сжатия воды. Размытые фазовые превращения в воде и расплаве теллура приводят также к аномально большим значениям теплоемкости – в 1.5–2 раза выше, чем у “нормальных” жидкостей, т.е. для аномальных жидкостей характерны не только аномальное (немонотонное) поведение физических величин, но и их аномальные абсолютные значения для большинства доступных методик измерения. Аналогичное аномальное увеличение сжимаемости и теплоемкости наблюдается, как известно, для всех флюидов в близкой окрестности критической точки жидкость–газ. На терагерцовых частотах при этом наблюдается аномально “быстрый” звук, что также связано с резким ростом величины модуля сжатия B(ω) на высоких частотах. Вместе с тем, для аномальных жидкостей и стекол в области размытых фазовых превращений высокая сжимаемость и теплоемкость, как и большое превышение “быстрого” звука над “нормальным”, не обязательно связаны с близостью критических точек и имеют место при любом сценарии размытого фазового превращения.

Брутян М.А., Ибрагимов У.Г. «Точное решение уравнений Рейнольдса для турбулентных течений типа Джеффри–Гамеля в тонком диффузоре» Труды Московского физико-технического института (государственного университета) (МФТИ), 15, № 2, с. 110-118 (2023)

Рассмотрено турбулентное стационарное течение типа Джеффри–Гамеля вязкого газа от источника, расположенного в вершине тонкого клина. В рамках классической модели Прандтля для турбулентной вязкости и гипотезы Буссинеска для тензора турбулентных напряжений установлена возможность построения автомодельных решений. Уравнения в частных производных Рейнольдса при этом сводятся к системе обыкновенных дифференциальных уравнений. Найденный профиль скорости сравнивается с классическим логарифмическим профилем скорости.

Булатов В.В., Владимиров И.Ю. «Дальние поля на поверхности раздела бесконечно глубокого океана и ледяного покрова, возбуждаемые локализованным источником» Известия РАН. Физика атмосферы и океана, 59, № 3, с. 346-351 (2023)

Решена задача о построении асимптотик дальних волновых полей, возникающих на границе раздела льда и бесконечно глубокой однородной жидкости при обтекании локализованного источника возмущений. Получено интегральное представление решения и с помощью метода стационарной фазы построено асимптотическое представление решения для сверхкритических режимов волновой генерации. Проведено сравнение точных и асимптотических результатов, и показано, что асимптотики вдали от источника возмущений позволяют описать амплитудно-фазовую структуру дальних волновых полей. Ключевые слова: ледяной покров, возвышение поверхности раздела, дальние поля, локализованный источник

Булатов В.В., Владимиров И.Ю. «Асимптотики дальних полей внутренних гравитационных волн от импульсного локализованного источника во вращающейся стратифицированной среде» Прикладная математика и механика, 87, № 3, с. 432-441 (2023)

Решена задача о построении асимптотик дальних полей внутренних гравитационных волн, возникающих от импульсного локализованного источника возмущений в стратифицированной вращающейся как целое жидкости конечной глубины. В приближении постоянства частоты плавучести построены равномерные и неравномерные асимптотики решений для описания дальних волновых полей, которые выражаются через функцию Эйри и ее производную. Проведено сравнение точных и асимптотических результатов, и показано, что на временах, больших нескольких периодов плавучести, и на расстояниях порядка толщины слоя жидкости, полученные асимптотики позволяют описать амплитудно-фазовую структуру дальних волновых полей.

Шагапов В.Ш., Булатова З.А., Шаяхметов Г.Ф. «Особенности прохождения импульсных сигналов через слой с парогазовыми пузырьками в воде» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 3, с. 49-61 (2023)

Представлены результаты исследования динамики волнового сигнала при прохождении через парогазовые пузырьковые "завесы" в жидкости с учетом тепломассопереноса на межфазной поверхности в акустическом приближении. На основе численных расчетов с помощью метода быстрого преобразования Фурье получены волновые картины для импульсов давления и исследовано влияние различных параметров состояния жидкости с парогазовыми пузырьками на отражение и прохождение акустических волн через "завесу". Ключевые слова: акустические волны, парогазовые пузырьки, массовая концентрация пара в пузырьках, коэффициент диффузии, теплопроводность

Никитин И.С., Бураго Н.Г., Никитин А.Д. «Собственные частоты и формы продольных и крутильных колебаний стержней переменного поперечного сечения» Прикладная математика и механика, 87, № 2, с. 326-337 (2023)

Рассматривается задача определения частоты и формы собственных продольных или крутильных колебаний для стержня переменного сечения на основе теории возмущений. Предполагается, что упругие свойства и площадь поперечного сечения прямого стержня меняются достаточно медленно и слабо отклоняются от некоторых средних значений по продольной координате. С использованием метода асимптотических разложений по малому параметру, получены аналитические формулы для поправок к собственным частотам и формам стационарных гармонических колебаний стержня. Работоспособность формул проверена сравнением с точными решениями для некоторых зависимостей площади поперечного сечения от продольной координаты. Показано, что приближенные формулы хорошо работают даже для стержней, у которых отношение максимального и минимального радиуса сечения достигает 2.5–3. Численные расчеты ориентированы на оценку геометрических и упругих свойств образцов для проведения экспериментальных исследований усталостной прочности металлических сплавов при высокочастотном циклическом нагружении на растяжение-сжатие и кручение. Пьезоэлектрические установки для проведения таких высокочастотных испытаний основаны на общем принципе резонансного нагружения корсетных образцов с частотой порядка 20 кГц.

Бурда Е.А., Богомолов Д.Е., Науменко А.П. «Энтропийный подход при фильтрации сигналов акустической эмиссии» Контроль. Диагностика, 26, № 1, с. 34-44 (2023)

Описывается фильтрация на основе энтропийного подхода для улучшения оценки ToA-сигнала в шумной среде по сравнению с обычно используемым информационным критерием Акаике (AIC). Предлагаемый метод заключается в огрублении входных данных с помощью алгоритма Крутчфилда–Паккарда и вычислении локальной (мгновенной) энтропии. В настоящем исследовании продемонстрировано, что локальная энтропия шумовой составляющей сигнала и локальная энтропия полезной (информативной) части могут быть различимы. В результате подход позволяет бороться с шумовой составляющей путем выбора соответствующих параметров фильтрации. Предложенный подход был проверен на экспериментальных данных, полученных на алюминиевой пластине, используемой для точного определения источника акустической эмиссии (АЭ). Энтропийный подход демонстрирует более высокую точность в окончательной локации источников АЭ при значительных уровнях шума по сравнению с классическим AIC.

Моргунов Ю.Н., Буренин А.В., Голов А.А., Лебедев М.С., Каплуненко Д.Д., Разживин В.В., Шкрамада С.С. «Особенности гидроакустической дальнометрии на пересекающих вихревые структуры сверхдальних трассах» Подводные исследования и робототехника, 36, № 1, с. 60-66 (2023)

Обсуждаются результаты экспериментальных и численных исследований особенностей проведения акустических дальномерных измерений на протяженных трассах при пересечении вихревой системы. На трассе протяжённостью 1073 км в северной части Японского моря были проведены гидроакустические и гидрологические измерения, позволившие выявить наличие антициклонического вихря и определить его характеристики по данным гидродинамической модели циркуляции океана NEMO. Для физической интерпретации процессов распространения импульсных широкополосных сигналов в сложных гидрологических и батиметрических условиях были проведены численные исследования с применением вычислительной программы RAY. Это позволило уточнить стандартные методики проведения подобных измерений и повысить точность измерения расстояния между излучателем и приемной системой.

Бурмашева Н.В., Просвиряков Е.Ю. «Точное решение типа Куэтта–Пуазейля для установившихся концентрационных течений» Ученые записки Казанского государственного университета. Серия Физико-математические науки, 164, № 4, с. 285-301 (2022)

Представлено новое точное решение, позволяющее прогнозировать свойства поля скорости, давления и распределения примеси при установившихся сдвиговых течениях вязких несжимаемых жидкостей в протяженном горизонтальном слое. Для описания концентрационной конвекции построена математическая модель на основе уравнений Обербека–Буссинеска с линейной зависимостью плотности от концентрации. Полагается, что одна из границ слоя (нижняя) является непроницаемой для растворенного в жидкости вещества (примеси) и на ней полагается справедливым эффект прилипания жидкости. Течение индуцируется неоднородным распределением примеси и давления на верхней границе рассматриваемого слоя. На верхней границе задается однородное распределение скоростей. Построенное решение принадлежит семействам Остроумова–Бириха и Линя–Сидорова–Аристова. Поле скоростей описывается двумерным профилем Куэтта, то есть обе компоненты скорости зависят от вертикальной поперечной координаты. Концентрация и давление описываются линейными формами относительно горизонтальных (продольных) координат с коэффициентами, зависящими от третьей координаты. Структура точного решения выбрана таким образом, чтобы тождественно удовлетворялось уравнение несжимаемости. Это позволило разрешить переопределенную квадратично нелинейную систему в частных производных. Неизвестные функции, определяющие гидродинамические поля, после подстановки в стационарную систему уравнений Обербека–Буссинеска, дополненную уравнениями диффузии и несжимаемости, найдены посредством интегрирования системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Эта система имеет тринадцатый порядок и допускает точное полиномиальное решение. Показано, что данное решение способно описывать возникновение нескольких зон противотечений и немонотонный характер удельной кинетической энергии, имеющей до двух нулей. Полученные точные решения способны иллюстрировать множественную стратификацию поля касательных напряжений, поля давления и концентрационного поля. Таким образом, гидродинамические поля имеют сложную топологию, определяемую зависимостью скоростей, давления и концентрации от поперечной координаты.

Костюков Е.Н., Никифорова М.С., Спирин И.А., Никифоров И.И., Баранов С.Н., Шевлягин О.В., Бурнашов В.А. «Исследование зависимости параметров акустической эмиссии и ударно-волновой чувствительности пластифицированного октогена от дисперсности наполнителя» Физика горения и взрыва, 59, № 3, с. 118-123 (2023)

Проведено исследование зависимости параметров акустической эмиссии, регистрируемых при квазистатическом сжатии, и характеристик ударно-волновой чувствительности деталей из пластифицированного октогена от дисперсности наполнителя. С использованием зависимости параметров акустической эмиссии от дисперсности октогена описаны возможные варианты процесса деградации структуры взрывчатого вещества при ударно-волновом воздействии, которые рассматриваются в качестве причины различия ударно-волновой чувствительности.

Абдурашидов Т.О., Бут А.Б., Чупина Е.С. «Результаты численного моделирования истечения сверхзвуковой струи» Труды Московского авиационного института, № 3(130), с. https://trudymai.ru/published.php?ID=174624 (2023)

Представлены результаты расчетов сверхзвуковых холодных турбулентных струй с использованием прикладного программного обеспечения. Приводится сравнение результатов расчетов с данными эксперимента. Приводятся методы адаптации расчетной сетки для получения качественных результатов расчета и экономии машинных ресурсов при проведении расчетов. Проведенные в работе расчеты показали удовлетворительное сходство с данными экспериментальных работ. Моделирование сверхзвуковой струи в осесимметричной постановке с режимом адаптации расчетной сетки позволило существенно сэкономить вычислительные ресурсы и суммарное время расчета. Результаты, полученные в работе, могут быть использованы в прикладных задачах.

Сомов Е.И., Бутырин С.А., Сомов С.Е., Сомова Т.Е. «Динамика причаливания и стыковки космического робота-манипулятора с геостационарным спутником» Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 24, № 4, с. 155-160 (2022)

Рассматриваются задачи управления космическим роботом-манипулятором в процессе причаливания и стыковки с геостационарным спутником связи при стыковочном механизме класса «штырь–конус». Выполнен анализ динамики при вариации условий причаливания и представлены результаты компьютерной имитации. Ключевые слова: геостационарный спутник, космический робот, причаливание, стыковка, управление, динамика. DOI: 10.37313/1990-5378-2022-24-4-155-160

Сомов Е.И., Бутырин С.А., Сомов С.Е., Сомова Т.Е. «Робастное управление космическим роботом-манипулятором при обслуживании геостационарного спутника связи» Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 24, № 4, с. 161-167 (2022)

Разработаны методы робастного управления космическим роботом-манипулятором при полётном обслуживании геостационарного спутника связи – замене топливных баков, панелей солнечных батарей и других сменяемых компонентов системы управления движением спутника, что приводит к значительным изменениям инерционных параметров жесткого сцепления космического робота с геостационарным спутником. Представляются результаты компьютерной имитации типовых динамических процессов при техническом обслуживании геостационарного спутника связи. Ключевые слова: геостационарный спутник связи, космический робот, полётное обслуживание, робастное управление. DOI: 10.37313/1990-5378-2022-24-4-161-167

Сомов Е.И., Бутырин С.А., Сомов С.Е., Сомова Т.Е. «Согласованное наведение и управление мини-спутниками в низкоорбитальных группировках космического землеобзора» Известия Самарского научного центра Российской академии наук, 25, № 2, с. 88-96 (2023)

Исследуются проблемы согласованного наведения и управления мини-спутниками в низкоорбитальных группировках землеобзора. Синтез законов наведения основан на явных соотношениях, которые связывают движение изображения в фокальной плоскости телескопа с пространственным движением спутника относительно поверхности Земли. Представлены разработанные алгоритмы площадной съемки, которая выполняется группировками мини-спутников на солнечно-синхронных орбитах, и результаты компьютерной имитации, демонстрирующие их эффективность. Ключевые слова: площадная космическая съемка, группировка мини-спутников, наведение и управление. DOI: 10.37313/1990-5378-2023-25-2-88-96

Макшанов А.В., Колесник В.А., Быков Д.В., Тындыкарь Л.Н. «Алгоритмы анализа виброакустических сигналов на основе моделей нестационарности и нелинейности» Морской вестник, № 1, с. 38-42 (2023)

ГОСТ (ГОСТ ИСО 13373-1–2009. Контроль состояния и диагностика машин. Вибрационный контроль состояния машин. Ч. 1. Общие методы) предлагает варианты диагностического анализа виброакустических сигналов на основе полигармонических моделей, моделей стохастических процессов и моделей последовательностей ударных импульсов. В задачах анализа маломощных источников вибрации, что характерно для зарождающихся и слабых дефектов, идет активное опробование нетрадиционных подходов к обработке исходной информации. В настоящее время все больший интерес вызывают технологии анализа сложных техногенных процессов в классе моделей хаотической динамики. Анализ механизма формирования виброакустического (ВА) сигнала показывает, что кроме источника ВА колебаний на параметры этих колебаний влияет передающая среда, которая включает пути распространения колебаний, элементы передачи колебаний первичному преобразователю и свойства самого чувствительного элемента первичного преобразователя (вибродатчика). В результате формируются шумовые и периодические составляющие ВА сигнала, представляющие собой суммы колебательных процессов со взаимно модулированными компонентами, которые традиционно идентифицируются методами обычного спектрального анализа. Применение современных достижений теории нелинейной динамики для математического моделирования функционирования и диагностирования состояния сложных технических систем – новое и перспективное направление междисциплинарных исследований. Некоторый положительный опыт использования характеристик нелинейности в диагностических целях накоплен в медицине. В настоящее время накапливается опыт интерпретации полученных результатов в различных задачах также в области технического диагностирования. В настоящей работе предлагается нетрадиционный подход к анализу виброакустической информации на основе оценки проявлений косвенных эффектов нелинейности, позволяющий в некоторых случаях получать диагностическую информацию для маломощных источников вибрации, что характерно для зарождающихся и слабых дефектов. В последние годы все больше утверждается мнение, что важнейшие прорывные технологии в науке и практике связаны с управлением процессами, описываемыми моделями динамического хаоса. Руководствуясь одними лишь представлениями, основанными на линейной интуиции, нетрудно просмотреть важный эффект, не имеющий аналогов при линейном подходе.

Быховец А.А., Воробьев А.Н., Лебедев А.В., Лобода Дм.Р., Моргун Д.Ю. «Разработка акустического каверномера для проведения измерений в составе аппаратуры LWD» Каротажник, № 3, с. 95-103 (2023)

Разработаны ультразвуковой акустический излучатель, электрическая схема возбуждения/приема сигнала, а также вычислительный комплекс программно-методического обеспечения. Выполненные разработки были успешно внедрены в состав аппаратуры LWD ООО «НПП Энергия» и протестированы на месторождениях Восточной и Западной Сибири.