Копьев В.Ф., Беляев И.В., Макашов С.Ю., Потокин Г.А., Потапов А.В., Ивантеева Л.Г., Ибрагимов М.Р., Юдин В.Г. «Наземные трековые испытания модели со сверхзвуковой скоростью движения с целью измерения звукового удара и валидации расчетных программ» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 203-204 (2023)

Звуковой удар является одним из наиболее узнаваемых видов воздействия сверхзвуковых самолетов на окружающую среду. В связи с разработкой рядом авиакомпаний проектов перспективных сверхзвуковых гражданских самолетов (СГС), ИКАО ведет работу по созданию норм по допустимому уровню звукового удара СГС. Это требует, в частности, надежных экспериментальных данных по звуковому удару для СГС различной геометрии и для различных условий полета, позволяющих оценить возможный уровень звукового удара перспективных СГС и валидировать численные методы расчета звукового удара. Одним из возможных источников таких экспериментальных данных являются наземные трековые испытания, где модель разгоняется до сверхзвуковых скоростей, а создаваемая ею сформировавшаяся волна возмущений измеряется микрофонами, расположенными в ближнем поле. В рамках данной работы была разработана методика таких наземных трековых испытаний и впервые проведены испытания для маломасштабной модели СГС со сверхзвуковой скоростью движения (М=1.16). Характеристики сформировавшейся волны возмущений под килем модели СГС измерялись с помощью 3 датчиков РСВ 112А22 (чувствительность 14.5 мВ/кПа, максимальное давление 3450 кПа, частотный диапазон – от 0.5 Гц), расположенных на расстоянии 1.5 м, 2.5 м и 3.5 м от траектории движения модели СГС. Было выполнено сравнение измеренных экспериментальных данных с результатами численного моделирования обтекания модели СГС на основе решения системы уравнений Эйлера на блочноструктурированной гексагональной сетке размером 281.5 млн. ячеек. Получено, что расчетные и экспериментальные значения максимального перепада избыточного давления в головной ударной волне модели СГС качественно и количественно совпадают. Сделан вывод о возможности использования разработанной методики испытаний для более высоких сверхзвуковых скоростей движения моделей СГС.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Юдин М.А., Фараносов Г.А. «Эволюция периодической системы ударных волн, создаваемых лопатками вентилятора» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 128 (2023)

Создание простых моделей генерации и распространения шума от двигателя необходимо для предсказания шума самолета на местности и разработки мероприятий по его снижению. В настоящей работе исследуется один из источников шума двигателя – шум ударных волн, образующихся при обтекании законцовки лопатки вентилятора со сверхзвуковой скоростью. Задача о распространении таких волн, может быть сведена к двумерной задаче обтекания решетки профилей и далее уже к одномерной задаче эволюции периодической системы ударных волн, с периодом равным периоду оборота вентилятора. Задача об эволюции регулярной (состоящей из одинаковых ударных волн) периодической системы ударных волн решена теоретически. В случае нерегулярной системы общее аналитическое решение не может быть выведено в силу нелинейности задачи и ее чувствительности к изменениям начальных условий. Для исследования нерегулярной системы ударных волн используют численные расчеты. В настоящей работе была реализована простейшая модель распространения ударных волн в канале двигателя. На основании этой модели было рассчитано несколько вариантов распространения ударных волн при различной расстановке лопаток вентилятора.

Бычков О.П., Копьев В.Ф., Миронюк И.Ю., Солнцев И.А., Фараносов Г.А., Чернышев С.А., Юдин М.А. «Численное моделирование аэроакустических характеристик сверхзвуковых струй на расчетном режиме истечения» Тезисы докладов XX научно-технической конференции по аэроакустике (24–29 сентября 2023 г.) М.: Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского (2023), с. 263-264 (2023)

Развитие сверхзвуковых гражданских самолетов нового поколения и необходимость снижения их уровня шума на местности до приемлемых значений обусловливает актуальность задачи исследования механизмов генерации шума в высокоскоростных струях, в том числе – в сверхзвуковых. Согласно теоретическим и экспериментальным исследованиям шума высокоскоростных сверхзвуковых струй принято считать, что процессы генерации шума смешения в них связаны, главным образом, с развивающимися в слое смешения струи волнами неустойчивости. В дозвуковых же струях доминирующими источниками шума являются источники квадрупольного типа, связанные с процессами турбулентного перемешивания в слое смешения струи. Представляет интерес проследить, каким образом изменяются относительные вклады указанных механизмов при увеличении скорости истечения струи. В настоящей работе для исследования данной задачи используются методы численного моделирования. Рассмотрено несколько струй, истекающих из сопла Лаваля с числами Маха от 1.5 до 2.5. При этом для анализа именно шума смешения на сверхкритических перепадах давления удобнее рассматривать струи на расчетном режиме, при котором система скачков уплотнения и волн разрежения имеет минимальную интенсивность, поэтому для каждого режима истечения строилось свое сопло в соответствии с упрощенной методикой, изложенной ранее. Расчеты проводились методом крупных вихрей (LES) на основе схемы CABARET, реализованного в виде программного кода, работающего на графических процессорах. Использовались расчетные сетки с умеренным числом ячеек ∼10–15 млн. Результаты для режима истечения с М=2 сравнивались с данными измерений, проведенных в АК-2

Коноплев Ю.В., Ширшов А.Д., Юев А.А. «Модернизация системы управления формой радиоотражающей поверхности трансформируемой космической антенны» Известия высших учебных заведений. Авиационная техника, № 2, с. 156-159 (2023)

Рассмотрен новый подход к построению систем управления геометрией радиоотражающей поверхности крупногабаритных трансформируемых антенн космического базирования. Описана конструкция устройства, позволяющего уменьшить массогабаритные характеристики всей системы за счет использования переключаемого редуктора, а также рассмотрены преимущества питания и управления с использованием токопроводящих частей и конструктивных элементов антенны.

Коннова Е.О., Юлдашев П.В., Хохлова В.А. «Оптимизация разложения в конечный ряд Фурье однонаправленного широкоугольного пропагатора» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 8-9 (2023)

В настоящее время методы высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука активно развиваются в медицинских целях, например, для неинвазивного разрушения опухолей в мягких тканях организма. Численное моделирование сфокусированных пучков играет решающую роль при проектировании преобразователей и прогнозировании характеристик ультразвукового поля, создаваемого ими. Для построения наиболее точных теоретических моделей для моделирования ультразвука обычно используются полноволновые уравнения акустики, которые, однако, при их численном решении требуют больших вычислительных ресурсов. Однонаправленные волновые модели, основанные, например, на однонаправленном уравнении Вестервельта или уравнении Хохлова–Заболотской–Кузнецова (ХЗК), предпочтительны с точки зрения вычислительных затрат во многих случаях, особенно когда нелинейные эффекты играют существенную роль. Численные алгоритмы для однонаправленного уравнения Вестервельта в основном адаптированы для однородных или слоистых сред. Также разработаны численные методы решения параболического уравнения, как в однородных, так и в плавно неоднородных средах. Однако из-за параксиального приближения их использование ограничено слабо сфокусированными пучками, тогда как сфокусированные ультразвуковые преобразователи часто имеют большие углы фокусировки. В этих условиях имеет смысл обратиться к более общим широкоугольным параболическим приближениям для описания дифракции однонаправленных пучков, которые также могут охватывать случаи слабо неоднородных сред распространения.

Квашенникова А.В., Юлдашев П.В., Есипов И.Б., Хохлова В.А. «Нелинейная трехмерная модель параметрической генерации низкочастотного сигнала разностной частоты» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 1 (2023)

Котельникова Л.М., Юлдашев П.В., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Влияние акустической нелинейности на величину радиационной силы, оказываемой фокусированным ультразвуковым пучком на упругий шар в жидкости» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 9-12 (2023)

Пестова П.А., Юлдашев П.В., Хохлова В.А., Карзова М.М. «Влияние траектории облучения на скорость тепловой абляции и объем разрушенной биоткани при ударно-волновом воздействии фокусированным ультразвуком» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 8-10 (2023)

В неинвазивной хирургии с помощью технологии HIFU (от англ. аббревиатуры High Intensity Focused Ultrasound) возможно создать тепловое разрушение биологической ткани, используя ее локальный нагрев фокусированными ультразвуковыми волнами. Несмотря на доказанную эффективность применения данной технологии в клинической практике, у нее выделяют некоторые ограничения, среди которых невысокая скорость тепловой абляции и возможность нежелательного перегрева близко расположенных тканей из-за неопределенности конечного размера разрушения вследствие его удлинения вдоль оси излучателя за счет тепловой диффузии. Для нивелирования данных ограничений было предложено использовать импульсно-периодические ударно-волновые режимы облучения, в которых в фокальном профиле волны формируется ударный фронт. Образование ударного фронта сопровождается резким поглощением энергии ультразвукового пучка на разрыве, в результате чего происходит формирование единичного теплового разрушения в течение миллисекунд. Для создания объемных разрушений фокус излучателя перемещают по дискретной траектории в плоскости, перпендикулярной направлению распространения пучка. В клинической практике используются квазигармонические режимы облучения, в которых происходит многократное обучение дискретных фокусов траектории, состоящей из концентрических окружностей с радиусами 2, 4, 6 и 8 мм. При облучении в ударноволновых режимах необходимости повторного облучения каждого дискретного фокуса траектории нет, поскольку единичное разрушение формируется в течение однократного воздействия. Ранее было предложено рассматривать траектории с равномерным заполнением дискретными фокусами планируемой формы разрушения (т.н. «равномерные» траектории) и формировать объемные тепловые разрушения в ткани путем однократного облучения каждого дискретного фокуса в ударно-волновом режиме. Однако остается актуальным вопрос, влияет ли порядок облучения дискретных фокусов «равномерной» траектории на объем создаваемого разрушения, его форму, а также на скорость тепловой абляции и характер распределения температурного поля. Целью настоящей работы являлось сравнение вышеуказанных параметров создаваемого объемного теплового разрушения при облучении ткани в ударно-волновом режиме с использованием трех различных последовательностей облучения дискретных фокусов «равномерной» траектории («спиралевидная», «клиническая», «змейка»).

Крутин В.Н., Марков М.Г., Юматов А.Ю. «Рассеяние продольной волны на сферической полости с жидкостью в упругой пористой насыщенной среде» Прикладная математика и механика, 48, № 2, с. 333-336 (1984)

Попов И.Ю., Юрова Т.С. «Резонансы для явно решаемой модели ультразвукового рассеяния мембраной клетки» Письма в ЖЭТФ, 118, № 2, с. 135-140 (2023)

Мы изучаем резонансы при рассеянии акустических волн клеточной мембраной. В связи с тем, что мы имеем дело только с этим явлением, мы используем простейшую модель мембраны как потенциала, сосредоточенного на поверхности. Получена асимптотика функции Грина с особенностью на поверхности. Исследовано влияние кривизны поверхности на резонансы. Обсуждается применение полученного результата для объяснения избирательного разрушения мембран раковых клеток в ультразвуковом поле.

Клочкова В.Г., Панчук В.Е., Юшкин М.В. «Биполярная туманность AFGL 2688 в системе post-AGB звезды V1610 Cyg» Астрофизический бюллетень, 78, № 3, с. 433-450 (2023)

Представлен обзор результатов фотометрических и спектроскопических наблюдений туманности AFGL 2688 в системе post-AGB звезды V1610 Cyg. Помимо анализа опубликованных результатов, учтены новые спектральные наблюдения звезды, проведенные авторами на БТА в 2002–2022 гг. Получены новые представления о кинематике газа и пыли в лепестках туманности. Совокупность опубликованных данных, выполненных в широком диапазоне длин волн, позволяет рассматривать AFGL 2688 в качестве прототипа туманностей у звезд, находящихся на стадии post-AGB. Сделано предположение об изменении химического состава центральной звезды. Обсуждаются перспективы исследования объекта в оптическом диапазоне.

Молчанов В.Я., Купрейчик М.И., Науменко Н.Ф., Чижиков А.И., Юшков К.Б., Чижиков С.И. «Акустооптическое взаимодействие в двуосных кристаллах» Кристаллография, 68, № 5, с. 677-696 (2023)

Акустооптическое (АО) взаимодействие в оптически двуосных кристаллах представляет большой интерес благодаря разнообразию геометрий фазового синхронизма, обусловленному низкой симметрией акустических, оптических и фотоупругих свойств. Описано современное состояние исследований в области акустооптики двуосных кристаллов. Рассмотрены некоторые перспективные двуосные кристаллы орторомбической и моноклинной систем, представляющие практический интерес для создания АО-устройств. Проанализированы уникальные геометрии изотропной и анизотропной дифракции, существующие только в двуосных кристаллах, и приведен краткий обзор АО-приборов, созданных на основе таких кристаллов.

Юшкова О.В. «Определение свойств лунного грунта поляриметрическими радарами» Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 66, № 4, с. 231-238 (2023)

Представлено аналитическое решение задачи восстановления комплексной диэлектрической проницаемости грунта по результатам бистатической локации Луны для случая, когда измеряемыми значениями являются модули коэффициентов отражения радиоволн для вертикальной и горизонтальной поляризаций и разность их фаз.