Петников В.Г., Шатравин А.В., Луньков А.А. «О вариациях времени распространения звуковых сигналов при стационарном ледовом покрове» Акустический журнал, 69, № 5, с. 569-575 (2023)

В экспериментах на стационарной акустической трассе под сплошным ледовым покровом получены оценки возможных значений вариаций времен распространения звуковых сигналов на расстояниях в ≈4 км с периодом более 100 с. Эксперименты выполнены на оз. Байкал в весенний период, когда вертикальный профиль скорости звука имеет два характерных для пресноводных акваторий участка: верхний слой с близкой к постоянной скоростью звука и нижний с линейным ростом скорости звука. В этих условиях вариации времени распространения не превышали ∼10^–4 с. Численное моделирование показало, что вариации времен распространения, обусловленные изменчивостью среды, минимальны для случая нахождения источника и приемника звука в верхнем слое. Продемонстрировано, что в этом случае в качестве эффективного значения скорости звука, определяющего время распространения, допустимо брать скорость звука в верхнем квазиоднородном слое. Полученные результаты позволили сформулировать рекомендации по подледному акустическому позиционированию автономных необитаемых подводных аппаратов.

Преснов Д.А. «Математическое моделирование сейсмоакустических волн в слоистом арктическом волноводе» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 18-20 (2023)

Хазанов Г.Е., Ермаков С.А., Доброхотов В.А. «Затухание гравитационных волн на фрагментированном льду. Натурный эксперимент и численное моделирование» Сборник трудов XXXIV Всероссийской школы-семинара «Волновые явления: физика и применения» имени А.П. Сухорукова («Волны-2023»). 28 мая – 02 июня 2023 г., с. 29-31 (2023)

Как известно, морской лед на начальном этапе своего формирования в прикромочной зоне может существовать в разных формах, таких, как ледяное сало, снежура, блинчатый лед. Перечисленные выше начальные формы льда (НФЛ) приводят к затуханию волн на морской поверхности и, соответственно, влияют на интенсивность микроволнового рассеяния на морской поверхности. Данная работа нацелена на анализ распространения волн в присутствии НФЛ для дальнейшей разработки физических моделей затухания волн. В работе представлены результаты специальных натурных экспериментов по исследованию затухания ветровых волн различной длины в присутствии имитаторов льдин, а также приведены результаты численного моделирования затухания гравитационных волн и дано сравнение с результатами экспериментов. Дана интерпретация наличия локального максимума коэффициента затухания как функции отношения размера льдины к длине волны, как результат резонансного при близких частотах волн и собственных частотах колебания тела.

Ткачева Л.А. «Деформации и волновые силы при движении нагрузки по ледяному покрову и наличии течения со сдвигом скорости» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 59-66 (2023)

Изучаются деформации ледяного покрова на поверхности идеальной несжимаемой жидкости конечной глубины под действием движущейся прямолинейно с постоянной скоростью области давления при наличии течения со сдвигом скорости, а также волновые силы, действующие на движущееся тело. Течение жидкости не потенциально. Ледяной покров моделируется тонкой упругой пластиной с учетом равномерного сжатия. Движение нагрузки может происходить под произвольным углом к направлению течения. Предполагается, что в системе координат, движущейся вместе с нагрузкой, прогиб льда является установившимся. Использован метод преобразования Фурье в рамках линейной теории волн. Исследованы зависимости максимальных деформаций ледяного покрова и волновых сил от градиента скорости течения, направления движения и коэффициента сжатия.

Ильичев А.Т., Савин А.С., Шашков А.Ю. «Траектории жидких частиц в поле темного солитона в жидкости под ледяным покровом» Известия РАН. Механика жидкости и газа, № 6, с. 110-120 (2023)

Рассматривается слой жидкости конечной глубины, описываемый уравнениями Эйлера. Ледяной покров моделируется геометрически нелинейной упругой пластиной Кирхгоффа–Лява. Находятся траектории частиц жидкости под ледяным покровом в поле нелинейной поверхностной бегущей волны, стремящейся к периодической волне на бесконечности: так называемого “темного солитона” (который является нелинейным продуктом боры и периодической волны) малой, но конечной, амплитуды. Присутствие темных солитонов в системе является индикатором модуляционной устойчивости несущей периодической волны (дефокусировки). Приводимый анализ использует явные асимптотические выражения для решений, описывающих волновые структуры на поверхности раздела вода-лед типа темных солитонов, а также асимптотических решений для поля скоростей в толще жидкости, генерируемого этими волнами.

Булатов В.В., Владимиров И.Ю. «Силовое воздействие потока бесконечно глубокой жидкости на источник под ледяным покровом» Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 16, № 3, с. 120-128 (2023)

Характерным природным фактором полярных районов Мирового океана и замерзающих морских акваторий является наличие ледяного покрова. Плавающий ледяной покров, определяющий динамическое взаимодействие между океаном и атмосферой, влияет на динамику не только морской поверхности, но и подповерхностных вод, при этом в общем движении по вертикали участвуют как ледяной покров, так и вся масса жидкости под ним. Решена задача о расчете силового воздействия потока бесконечно глубокой однородной жидкости на локализованный источник, находящийся под ледяным покровом. Предполагается, что ледяной покров является сплошным, то есть его горизонтальные масштабы превышают длины возбуждаемых волн и, при достаточно естественных условиях, моделируется тонкой упругой пластиной, деформации которой малы и пластина является физически линейной. В плоской постановке получено интегральное представление решения для волнового сопротивления и подъемной силы, которые возникают из-за наличия ледяного покрова и действуют на источник. Представлены результаты расчетов силового воздействия, действующего на локализованный источник, моделирующий затупленное полубесконечное тело конечной ширины, и диполь, моделирующий цилиндр, для различных значений скорости набегающего потока и глубины их погружения. Численные расчеты показывают, что по мере увеличения глубины погружения источника силовое воздействие потока жидкости, возникающее из-за наличия ледяного покрова, уменьшается. Зависимости волнового сопротивления и подъемной силы от скорости набегающего потока жидкости демонстрируют качественно разный характер поведения. Полученные результаты с различными значениями входящих в них физических параметров позволяют провести оценку характеристик возмущений ледяного покрова и его воздействия на различные источники возмущения природного и антропогенного характеров, наблюдаемых в реальных морских условиях.

Преснов Д.А., Собисевич А.Л., Шуруп А.С. «Определение параметров ледового покрова с помощью сейсмоакустического шума» Акустический журнал, 69, № 5, с. 637-651 (2023)

Предложен и апробирован на экспериментальных данных метод оценки параметров ледового покрова океана (толщина, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, плотность), не требующий применения источника. Для реализации рассматриваемого подхода требуются два расположенных на поверхности льда одноканальных сейсмоприемника, регистрирующих вертикальную компоненту колебательной скорости сейсмического шума. Спектрально-корреляционный анализ функции взаимной корреляции шумов, зарегистрированных приемниками, позволяет оценить дисперсионную зависимость групповой скорости изгибно-гравитационной волны, распространяющейся по ледовой пластине. Решение обратной задачи основано на анализе дисперсии не только групповой, но и фазовой скорости, что позволяет увеличить объем первичных данных. Полученные оценки параметров льда соответствуют результатам независимых наблюдений, проводимых в ходе эксперимента, а также оценкам других авторов, полученным для характеристик льда в регионе проведения эксперимента.