Хаврошкин О.Б., Цыплаков В.В. «Фундаментальный физический (астрофизический) эксперимент: за и против» Инженерная физика, № 5, с. 45-48 (2024)

Рассмотрены проблемы, связанные с экспериментальным обеспечением фундаментальных экспериментов в области фундаментальной астрофизики. Как правило, для решения таких задач требуется специализированные институты или крупные лаборатории. Это уже исключает необходимый маневр в поисковых экспериментах и требует исключительно высокие затраты, но даже выполнение этих условий не приводит к успеху, а методы и оборудование устаревает. Для продолжения остаётся один выход – мистифицировать высокопоставленных администраторов наукообразными сказками. В данной работе сделана попытка найти творческое и доступное решение, отвечающее следующим требованиям: малые габариты (почти настольного типа), незначительная стоимость, простота модификации, возможности решения параллельных задач. Ключевые слова: приёмо-передающие столбики из ферромагнитных материалов, катушки, конденсаторная батарея, простая схема записи сигнала

Хаврошкин О.Б. «Тёмная материя и АНРИ-эффект: от гипотез к экспериментам. Посвящается В.В. Цыплакову» Инженерная физика, № 6, с. 36-44 (2024)

Сделана попытка включить изучение тёмной материи в разряд геофизических задач. Одновременно применить такую геофизическую аппаратуру как прецизионный гравиметр. К тому же, например, такие геофизические процессы как изменения широт и их периодичность изучались выдающимся учёным – Ю.Н. Авсюком. Известно, тёмную материю объединяет с обычной, существующей, только гравитационная чувствительность. С другой стороны, современные исследования солнечных нейтринных потоков и сильный прогресс в области изучения тёмной материи позволяют надеяться на новые результаты и предложить исследовать солнечные потоки нейтрино в надежде продвинуться в изучении тёмной материи с применением гравиметров. В работе представлено много экспериментального материала уже несущего новые представления. Ключевые слова: тёмная материя, гравиметр и гравитационные поля, потоки солнечных нейтрино и частиц тёмной материи, астрофизика.

Никитов С.А., Таранов А.В., Хазанов Е.Н., Чарная Е.В., Лихолетова М.В., Шевченко Е.В. «Теплоемкость и особенности фононного спектра монокристаллов твердых растворов иттрий-лютециевых алюмогранатов» Акустический журнал, 70, № 2, с. 180-185 (2024)

Измерены температурные зависимости теплоемкости и исследованы общие закономерности формирования фононного спектра монокристаллов твердых растворов иттрий-лютециевых алюмогранатов Y_3–xLu_xAl₅O₁₂ при 0≤x≤3 в интервале температур от 1.9 до 220 K. По данным, полученным ниже 10 K, рассчитаны температуры Дебая. Особенности фононного спектра в промежуточной температурной области интерпретированы как суперпозиция оптических мод для иттриевого и лютециевого гранатов. Показано, что низкие значения теплоемкости, обусловленной вкладом акустических фононов, для Y_2.25Lu_0.75Al₅O₁₂ коррелируют с аномалиями на концентрационных зависимостях фононного транспорта, поглощения акустических волн и формы линии ЯМР алюминия.

Хазанова С.В., Василевский М.И. «Управление фазовым равновесием в полупроводниковом твердом растворе путем воздействия на его колебательные степени свободы» Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, № 1, с. 131-138 (2003)

Цель работы состоит в том, чтобы на основе простой модели показать, что можно повлиять на фазовое равновесие в сплаве, воздействуя на его колебательные степени свободы. Это открывает принципиальную возможность управления размером островков на поверхности при эпитаксиальном осаждении пленок или отжиге полупроводниковых твердых растворов с помощью, например, ультразвукового воздействия in situ, что может быть использовано либо для создания квантово-размерных структур, либо, наоборот, для получения гомогенных образцов.

Галюк Ю.П., Николаенко А.П., Хайакава М. «Сверхнизкочастотные всплески в резонаторе Земля-ионосфера с неоднородностью день-ночь» Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 67, № 4, с. 339-362 (2024)

Впервые численно моделируется распространение всплесков сверхнизкочастоных (СНЧ) излучений в полости Земля-ионосфера с неоднородностью день-ночь. Дневное и ночное полушария отличаются вертикальным профилем проводимости средней атмосферы. Используется модель плавного ионосферного перехода день-ночь. Параметры волновода в дневных и ночных условиях вычисляются методом полного поля в форме дифференциального уравнения Риккати и затем используются в двумерном телеграфном уравнении, которое решается численно, что позволяет получить комплексные спектры вертикальной электрической компоненты поля. Найденное решение проверяется сопоставлением с опубликованными данными. Искомые волновые формы СНЧ всплесков вычисляются с помощью обратного преобразования Фурье от комплексных спектров, рассчитанных в полосе частот от 1 до 1 000 Гц с шагом 1 Гц. Влияние неоднородности день-ночь оценивается сравнением волновых форм импульсов на различных трассах распространения и сопоставлением двумерных распределений поля в полости Земля-ионосфера для фиксированных моментов времени. Модельные волновые формы СНЧ всплесков в неоднородной полости Земля-ионосфера получены впервые. Показано, что неоднородность день-ночь приводит к зависящим от времени смещениям антиподного всплеска импульсного поля относительно геометрического антипода источника. В отрицательной и положительной полуволне СНЧ всплеска наблюдается модуляция амплитуды, приуроченная к окрестности ионосферной неоднородности. Форма импульсов зависит от направления прихода к наблюдателю относительно линии терминатора. Характер изменений волновых форм СНЧ всплесков указывает на возможность использования решений для однородного резонатора для определения расстояния источник-приёмник в реальном резонаторе. В работе обсуждаются перспективы экспериментального обнаружения влияния неоднородности день-ночь на форму СНЧ всплесков.

Дмитриев С.Н., Хамидуллин Р.К. «Обработка результатов модальных испытаний с учетом нелинейной зависимости демпфирования от частоты колебаний» Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение, № 2, с. 63-81 (2024)

Предложена методика обработки результатов модальных испытаний, основанная на представлении демпфирования в окрестности резонансных пиков в виде функции от частоты колебаний. Такой подход применен для повышения качества идентификации модальных параметров систем с проявлениями нелинейностей. Методика позволяет учитывать изменения демпфирования в окрестности резонансных пиков, возникающих в основном из-за зависимости демпфирования от амплитуды колебаний, а также существенную несимметричность пиков, обычно связанную с проявлением гистерезиса при уменьшении или возрастании частоты колебаний. При обработке на основе экспериментально полученных амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик построена функция демпфирования, характеризующая изменение демпфирования в конструкции от частоты колебаний. В окрестности резонансных пиков проведена аппроксимация функции демпфирования полиномом второй степени для определения соотношения между коэффициентами полинома. Методом наименьших квадратов выполнен итерационный подбор коэффициентов демпфирования для каждого тона колебаний с учетом взаимного влияния тонов. Методика реализована в среде MATLAB. Верификация проведена сравнением результатов обработки с результатами, полученными с помощью методов PolyMAX, Time MDOF и метода половинной мощности.

Хатунцева О.Н. «Учет производства энтропии в уравнении Лиувилля и вывод из него «модифицированной» системы уравнений Навье–Стокса» Труды Московского авиационного института, № 1(134), с. https://trudymai.ru/published.php?ID=178455 (2024)

Турбулентный и ламинарный режимы течения жидкости или газа неотличимы на масштабах теплового движения молекул. Однако на мезо- и макро- масштабах проявляются существенные отличия между ними. Турбулентный режим, имеет черты стохастического необратимого по времени процесса на всех масштабах рассмотрения, причем, стохастические пульсации в турбулентном режиме на разных масштабах являются коррелированными – имеют коллективный характер. В отличие от него, ламинарный режим является детерминированным и обратимым по времени на всех масштабах, существенно превосходящих масштаб теплового движения молекул. Существуют диапазоны параметров течения выше некоторых критических значений, при которых с разной вероятностью могут реализовываться и существовать как ламинарный, так и турбулентный режимы. Переходы между ними происходят скачкообразно, необратимым образом, то есть обратный переход при изменении параметров в противоположном направлении может происходить (и обычно происходит) при других значениях параметров. Таким образом, уравнение, описывающее оба этих режима, должно допускать неединственное решение, с негладким и неоднозначно определенным переходом между ними. Ранее были проведены исследования возможности описания как ламинарного, так и турбулентного течения жидкости на основе одних и тех же «модифицированных» уравнений Навье–Стокса, учитывающих в турбулентном режиме производство энтропии за счет возбуждения стохастических возмущений на разных масштабах течения. Решения, соответствующие ламинарным и турбулентным режимам течения несжимаемой нетеплопроводной жидкости, были аналитически получены для задач Хагена–Пуазейля, плоского течения Пуазейля и плоского течения Куэтта. Проведено сравнение экспериментальных и аналитических решений для различных значений числа Рейнольдса. В работе показана возможность перехода от уравнения Лиувилля, учитывающего производство энтропии на разных масштабах («модифицированного» уравнения Лиувилля) к «модифицированному» уравнению Больцмана через цепочку «модифицированных» уравнений Боголюбова. На основе этих уравнений приводится вывод «модифицированной» системы уравнений Навье–Стокса.

Епихин А.И., Хекерт Е.В. «Интеллектуальная диагностика судового двигателя на базе нейронных сетей и модифицированного генетического алгоритма» Морские интеллектуальные технологии, № 2-1, с. 122-127 (2024)

Статья посвящена разработке методики интеллектуальной диагностики судовых двигателей, который позволит объединить имеющиеся знания о судовых двигателях и передовые методы анализа данных. В статье рассмотрены особенности проведения интеллектуальной диагностики судового двигателя на базе инструментария нейронных сетей и генетического алгоритма. Основу методики составляет процедура распознавания «диагностического портрета» судового двигателя с использованием акустического и вибрационного сигнала. В процессе исследования были протестированы различные генетические алгоритмы на примере диагностики элементов судового двигателя. В рамках исследования предложен модифицированный генетический алгоритм, который даст возможность обеспечить повышение точности, надежности и быстродействия получения диагностических параметров. Основная идея этой сети заключается в применении вейвлет-нейрона вместо традиционного нейрона, а затем в разложении сигнала путем анализа вейвлета с несколькими разрешениями. вейвлет-нейронная сеть сочетает в себе хорошую способность вейвлет-преобразования к локализации времени-частоты, а также имеет значительный потенциал для самообучения. Для анализа эффективности предложенного алгоритма рассмотрены изменения значения пригодности и изменения квадратичной ошибки. Кривая изменения значения пригодности отражает рост эволюционной алгебры, колебания уровня пригодности популяции, а квадратичная ошибка отражает оптимизацию весов и порогов с увеличением генетического поколения.

Белый В.Н., Казак Н.С., Ропот П.И., Хило Н.А. «Акустическое воздействие на распространение бесселевых световых пучков в рассеивающих средах» Оптический журнал, 91, № 7, с. 5-12 (2024)

Предмет исследования. Распространение бесселевых световых пучков в рассеивающих средах в условиях акустического воздействия. Цель работы. Подавление спекл-структуры («просветление» рассеивающей среды) в бесселевых световых пучках, распространяющихся в рассеивающей среде, при определенном акустическом воздействии на данную среду. Метод. Подавление спекл-структуры путем создания множества статистически независимых реализаций поля за счет акустического воздействия на рассеивающую среду. Основные результаты. Исследовано влияние свойств рассеивающей среды и параметров акустического воздействия на эффект просветления. Предложено теоретическое обоснование возможности проявления указанного эффекта. Оно исходит из наличия в поле бесселева светового пучка, распространяющегося в рассеивающей среде, когерентной компоненты и аддитивного шума. При этом когерентная компонента возникает вследствие эффекта самореконструкции бесселева светового пучка. Показано, что подавление спекл-структуры достигается при таких условиях акустического воздействия, когда за время регистрации изображения реализуется максимальное число статистически независимых состояний спекл-поля. Тем самым продемонстрировано, что и импульсное, и непрерывное акустические воздействия могут быть эффективным методом подавления шумовой компоненты в бесселевом световом пучке. представлены результаты экспериментального исследования эффекта просветления в условиях распространения бесселевых световых пучков в жидких рассеивающих средах. Практическая значимость. Обнаруженный эффект акустически индуцированного просветления рассеивающих сред представляет практический интерес для передачи через них оптических изображений, для увеличения глубины томографического видения, а также для оптической связи в открытом пространстве.

Хмелев В.Н., Голых Р.Н., Цыганок С.Н., Барсуков А.Р. «Оптимизация расположения и размеров источников ультразвукового воздействия при возбуждении колебаний плоского физического объекта конечной толщины» Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Естественные науки, № 3, с. 133-148 (2024)

Приведенные результаты исследований направлены на повышение эффективности процессов, реализуемых в тонких слоях различных материалов, которые созданы на пластинах (при поглощении газов жидкостями, диспергировании жидкостей, отводе теплоты, сушке формируемых покрытий, удалении льда и инородных покрытий), за счет формирования колебаний их поверхности на ультразвуковой частоте с заданной амплитудой. Для достижения необходимой амплитуды колебаний пластин и обеспечения равномерности ее распределения вдоль поверхности предложено оптимальное размещение ультразвуковых излучателей определенного размера. В качестве критерия оптимальности использована интегральная мощность колебаний всей пластины, формируемая определенным числом излучателей. Предложенная и разработанная численная модель формирования колебаний в пластине основана на решении бигармонического уравнения для распределения амплитуд колебаний с учетом конечности ее толщины и обеспечивает выбор числа, расположения и размеров ультразвуковых излучателей, необходимых для решения конкретной задачи. Результаты моделирования позволили установить, что оптимальное расположение излучателей зависит от специфических характеристик, которые необходимо учитывать при решении задачи оптимизации размеров и расположения ультразвуковых излучателей для каждой конкретной пластины. Проведенные расчеты показали высокую эффективность созданной модели и возможность ее практического применения для решения задач в различных отраслях промышленности

Хмелёв В.Н., Шалунов А.В., Терентьев С.А., Голых Р.Н., Нестеров В.А. «Выявление и исследование механизма удаления влаги из материалов при ультразвуковом бесконтактном воздействии» Инженерно-физический журнал, 97, № 4, с. 939-950 (2024)

Статья посвящена изучению процесса удаления влаги из капиллярно-пористых материалов за счет ее диспергирования при схлопывании кавитационных пузырьков цилиндрической формы, формируемых в капиллярах материала при ультразвуковом (УЗ) воздействии. Предложена и разработана модель, позволившая объяснить механизм диспергирования при реализации жизненного цикла пузырька в капилляре – медленного роста, быстрого расширения с деформацией и последующим схлопыванием. Теоретически определен диапазон уровней звукового давления, при котором начинается диспергирование (от 150 дБ) до уровня, при котором пузырьки достигают размера капилляра и рост производительности сушки прекращается (170 дБ). Показано также, что для максимальной эффективности удаления влаги размер обезвоживаемого образца должен соответствовать длине УЗ волны в воздухе. Экспериментально подтвержден механизм УЗ диспергирования жидкости при сушке и установлено, что для сокращения времени сушки более чем на 40% необходимо воздействие с уровнем в диапазоне 165–170 дБ, а высушиваемые материалы должны размещаться в виде частиц или слоев, имеющих размеры или толщины, соответствующие длине УЗ волны. Практическая реализация УЗ сушки на примере пищевых продуктов (красной свеклы) подтвердила эффективность реализации предложенного механизма и обеспечила сокращение времени сушки в 1.9 раза при снижении энергозатрат в 1.6 раза

Хоитметов У.А., Собиров Ш.К. «Интегрирование уравнения мКдФ с зависящими от времени коэффициентами, с дополнительным членом и с интегральным источником в классе быстроубывающих функций» Вестник Удмуртского университета: Математика. Механика. Компьютерные науки, 34, № 2, с. 248-266 (2024)

Работа посвящена интегрированию модифицированного уравнения Кортевега–де Фриза с зависящими от времени коэффициентами, дополнительным членом и интегральным источником в классе быстроубывающих функций с использованием метода обратной задачи рассеяния. В данной работе рассматривается случай, когда оператор Дирака, входящий в пары Лакса, не является самосопряженным, поэтому собственные значения оператора Дирака могут быть кратными. Получена эволюция данных рассеяния для несамосопряженного оператора Дирака, потенциал которого представляет собой решение модифицированного уравнения Кортевега–де Фриза с зависящими от времени коэффициентами, с дополнительным членом и с интегральным источником класса быстроубывающих функций. Приведен пример, иллюстрирующий применение полученных результатов. Ключевые слова: несамосопряженный оператор Дирака, решения Йоста, данные рассеяния, пары Лакса

Дидятев Д.В., Калугина М.С., Петров Ю.В., Прошнов М.И., Хороших А.С. «Исследование метода «мнимой базы» при определении координат источников акустических сигналов» Гидроакустика, № 58, с. https://www.oceanpribor.ru/docs/sbGA58.pdf (2024)

Статья посвящена повышению оперативности и точности оценивания местоположения источников акустических сигналов подводных и надводных объектов в водной среде и на границах ее раздела путем разработки и исследования новых алгоритмов обработки информации в гидроакустических системах (ГАС). Исследуется метод «мнимой базы», суть которого заключается в использовании при решении триангуляционной задачи не только измерений пеленгов на источники акустических сигналов (ИАС), но и их экстраполированных на некоторый интервал времени значений. Показано, что при использовании линейной модели есть ограничения как на время измерения пеленгов на ИАС, так и на время экстраполяции. Это обусловлено увеличением среднеквадратической ошибки оценивания дальности до ИАС из-за ограничения количества членов разложения в ряд нелинейной зависимости изменения пеленгов на ИАС от времени. Она, в свою очередь, зависит от величины изменения пеленгов на ИАС (зависит от дальности до ИАС и скорости движения носителя ГАС) и начального пеленга на ИАС (зависит от курса движения носителя ГАС). Экстраполяция на большие интервалы времени возможна только при больших расстояниях до ИАС и относительно небольшой скорости движения носителя ГАС. Ключевые слова: пассивная гидролокация, источник акустических сигналов, шумопеленгование, гидроакустическая станция, определение местоположения, триангуляция, мнимая база

Королева Ю.Л., Хохлов А.И., Николаев Д.А., Борисова Н.В., Матыленко М.Г. «Формирование подхода к моделированию операций орбитальной сборки реконфигурируемого космического аппарата на геостационарной орбите» Сибирский журнал науки и технологий. Ранее "Вестник Сибирского государственного аэрокосмического ун-та им. акад. М.Ф. Решетнева" (с 2002 по 2017), "Вестник Сибирской аэрокосмической академии им. академика М.Ф. Решетнева" (с 2000 по 2002 год), 24, № 3, с. 527-536 (2023)

Целью исследования является формирование подхода к моделированию операций орбитальной сборки реконфигурируемого космического аппарата (РКА) на геостационарной орбите. Реконфигурируемые космические аппараты представляют собой совокупность модульных космических аппаратов (МКА), где, в частном случае, на один МКА могут быть возложены функции модуля служебных систем (МСС), а на второй – функции модуля полезной нагрузки (МПН). Для обеспечения сборки РКА либо замены какого-то МКА, например, в случае его отказа, на новый, необходимо обеспечить решение задачи сближения МКА с РКА. В статье проведен анализ и исследование работы системы управления движением МКА во время выполнения сближения МКА с РКА. Сформирован перечень необходимых математических моделей для осуществления операций при решении задачи сближения МКА с РКА, а также представлена структурная схема взаимодействия математических моделей. В работе представлено краткое описание математического аппарата, позволяющего осуществить моделирование операций сближения МКА с РКА. Данный математический аппарат включает в себя модель орбитального движения МКА и РКА, модели углового движения МКА и РКА, чувствительных элементов и исполнительных органов. В данной работе математическое моделирование операций сближения МКА с РКА рассматривается как предмет исследования. Объектом исследования является система управления движением МКА, обеспечивающая реализацию сближения РКА на геостационарной орбите.

Чупова Д.Д., Росницкий П.Б., Солонцов О.В., Гаврилов Л.Р., Синицын В.Е., Мершина Е.А., Сапожников О.А., Хохлова В.А. «Компенсация аберраций при фокусировке ультразвука через череп на основе данных КТ и МРТ» Акустический журнал, 70, № 2, с. 193-205 (2024)

Проведено сравнение возможностей использования трехмерных акустических моделей головы человека, построенных на основе данных магнитно-резонансной томографии (МРТ) и компьютерной томографии (КТ) для расчета фокусировки ультразвукового пучка при прохождении через кости черепа и компенсации аберраций, вызванных их присутствием. Рассматривался набор КТ и МРТ данных одного пациента. По данным МРТ были восстановлены однородные по внутренней структуре сегменты головы человека (кожа, череп и мозг). Наиболее реалистичная модель КТ учитывала внутренние неоднородности костей черепа и мягких тканей. Расчеты поля и компенсация аберраций проводились на основе интеграла Рэлея и псевдоспектрального метода решения волнового уравнения в неоднородной среде, реализованного с помощью программного пакета k-Wave. В качестве излучателя рассматривалась фазированная решетка с частотой 1 МГц и абсолютно плотным заполнением поверхности 256 элементами, радиусом кривизны и апертурой 200 мм. Показано, что при компенсации аберраций на основе неоднородной модели КТ и однородной модели МРТ, амплитуда давления в фокусе и эффективность фокусировки отличались не более чем на 10%. Таким образом, однородная модель МРТ может быть использована для предоперационной оценки возможности проведения транскраниальной ультразвуковой терапии. При проведении операции учет внутренней структуры костей черепа по данным КТ предпочтителен.

Храмов А.А. «Оптимизация траекторного движения первой ступени авиационно-космической системы» Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 23, № 1, с. 80-92 (2024)

Рассматриваются задачи оптимизации траекторного движения первой ступени авиационно-космической системы по критерию максимума конечной массы. Управлением является угол атаки и тяга двигателей. Оптимизация управления проводится на участке траектории от точки приведения первой ступени в район запуска до достижения требуемых для отделения космической ступени параметров движения. Для определения оптимальных программ управления используется принцип максимума Понтрягина. Решение задачи без ограничений на режимы движения проведено на примере разгона и набора высоты первой ступени авиационно-космической системы RASCAL. Предложена методика определения приближённо-оптимального управления в задаче с ограничением на высотный диапазон работы двигателей с раздельной оптимизацией активного и пассивного участков и поиском оптимальной точки их сопряжения. Обсуждаются изменения программы управления, траектории движения и затрат топлива при ограничении максимальной высоты полёта на активном участке.

Храпов С.С. «Численное моделирование ударных волн в неравновесном химически активном газе» Математическая физика и компьютерное моделирование (до 2017 г. Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1: Математика. Физика), 27, № 1, с. 86-96 (2024)

Рассмотрена нелинейная динамика неустойчивых звуковых волн в неравновесном колебательно-возбужденном газе с учетом вязкости, теплопроводности, химических реакций и произвольных зависимостей времени релаксации, функций нагрева и охлаждения от плотности и температуры. Построена численная модель и разработан программный комплекс, основанный на газодинамических методах сквозного счета CSPH-TVD/MUSCL, для исследования линейной и нелинейной стадии развития акустической неустойчивости в неравновесном химически активном газе с различными моделями времени релаксации, нагрева и охлаждения. Численная модель обладает высоким пространственным разрешением и имеет второй порядок точности. Исследовано влияние химической активности в неравновесном колебательно-возбужденном газе на нелинейную динамику акустической неустойчивости. Показано, что учет химических реакций в неравновесном газе приводит к усилению акустической неустойчивости и в результате на конечной нелинейной стадии формируются ударно-волновые импульсы более высокой интенсивности и с большим пространственным масштабом. Исследована структура и устойчивость ударных волн (УВ) различной интенсивности. Показано, что ударные волны в неравновесном колебательно-возбужденном газе оказываются неустойчивыми, то есть за фронтом УВ происходит генерация неустойчивых возмущений, амплитуда которых с течением времени нарастает, достигая нелинейного насыщения.

Федотова Я.В., Епифанов Р.Ю., Волкова И.И., Маус М.С., Никитин Н.А., Айвазов С.А., Хребтов М.Ю., Карпенко А.А., Мулляджанов Р.И. «Персонализированное численное моделирование гемодинамики аневризмы брюшной аорты: анализ чувствительности к входным граничным условиям» Теплофизика и аэромеханика, № 2, с. 405-422 (2024)

Выполнен анализ чувствительности моделирования гемодинамики в области аневризмы брюшной аорты к входным граничным условиям. Для трех пациент-специфичных конфигураций с аневризмой была рассчитана гемодинамика с различными пространственными и временными профилями скорости на входе и проведена оценка их влияния на гемодинамические характеристики. В общей сложности было оценено три пространственных (равномерный, параболический и параболический с наложением вторичного потока) и три временных профиля скорости, что привело к девяти случаям для каждой из трех геометрий. Результаты исследования показывают, что влиянием пространственного профиля скорости на входе, в том числе неаксиальными компонентами вектора скорости, можно пренебречь. При этом величина обратного диастолического потока наиболее сильно отражается на решении. Тем не менее, в области аневризмы брюшной аорты не выявлено существенных различий в результатах моделирования для усредненных по сердечному циклу величин напряжения сдвига стенки и скорости. Для распределения колебательного индекса сдвига максимальное отклонение от базового решения достигает ∼10%, что также является приемлемым для клинических применений.

Кузнецов А.А., Сорокин И.А., Хрипунов И.В., Фукин И.И., Завьялова Н.А., Негодяев С.С. «О новом методе выбора шага численного интегрирования орбит с полутеневыми участками» Труды Московского физико-технического института (государственного университета) (МФТИ), 16, № 1(61), с. 18-33 (2024)

Рассмотрена задача численного прогноза орбит, имеющих полутеневые участки. Авторами проанализированы существующие модели тени, использующиеся для расчета давления солнечного излучения. При помощи серии численных экспериментов построены функции тени вдоль траекторий геостационарных космических объектов для различных моделей тени. Авторами работы предложен алгоритм, позволяющий определять границы временных интервалов полутеневых областей для космических объектов на эллиптических орбитах. Получены два алгебраических уравнения не выше четвертого порядка, определяющие границы полутеневых областей. Проведен анализ уравнений. На основе изложенного алгоритма построен метод коррекции шага численного интегрирования, в автоматическом режиме учитывающий резкое изменение силы светового давления в полутеневых областях. Построенный метод протестирован на задаче прогнозирования геостационарных орбит. Проведено сравнение авторского метода с алгоритмом коррекции шага в интеграторах Гаусса–Эверхарта высоких порядков аппроксимации. Показано, что предложенный метод позволяет ускорить процесс численного интегрирования для рассмотренного класса орбит.

Могилевич Л.И., Попов В.С., Попова А.А., Христофорова А.В. «Математическое моделирование нелинейных колебаний стенки канала, взаимодействующей с вибрирующим штампом через слой вязкой жидкости» Вестник Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (МГТУ). Серия: Приборостроение, № 2, с. 26-41 (2022)

Разработана и исследована математическая модель для изучения динамики взаимодействия стенки канала, опирающейся на нелинейную пружину, с вибрирующей противоположной стенкой через слой вязкой жидкости, заполняющей канал. Рассмотрен плоский щелевой канал, образованный двумя прямоугольными в плане абсолютно жесткими стенками, параллельными друг другу. Один размер канала в плане значительно больше другого, что обусловливает переход к плоской задаче. Нижняя стенка канала опирается на пружину с кубической нелинейной характеристикой, а верхняя – это штамп, который совершает колебания по заданному закону. Предположено, что щель между стенками значительно меньше продольного размера канала, а амплитуды колебаний стенок значительно меньше размера щелевого зазора. Движение вязкой жидкости в канале представлено ползущим. Математическая модель рассматриваемого канала представляет собой уравнение динамики массы на пружине, имеющей кубическую нелинейность, а также уравнения Навье–Стокса и неразрывности, дополненные граничными условиями непроскальзывания жидкости на стенках канала и ее свободного истечения на торцах. Исследованы установившиеся нелинейные колебания нижней стенки канала на частоте вынуждающей силы и определен ее гидроупругий отклик. Предложенную модель можно использовать для исследования нелинейных колебаний упругозакрепленных элементов, контактирующих с жидкостью и входящих в состав современных приборов и агрегатов.

Попов В.С., Попова А.А., Попова М.В., Христофорова А.В. «Моделирование динамики взаимодействия пластины на упругом основании с мягкой кубической нелинейностью с вибрирующим штампом через слой вязкой жидкости» Вестник Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (МГТУ). Серия: Приборостроение, № 3, с. 110-131 (2022)

Предложена математическая модель взаимодействия пластины и слоя вязкой жидкости, находящейся между ней и вибрирующим штампом, с учетом нелинейности свойств упругого основания пластины. Изучены вынужденные нелинейные гидроупругие колебания пластины, удовлетворяющей гипотезам Кирхгофа, на основании с мягкой кубической нелинейностью. Поставлена связанная задача гидроупругости для рассматриваемой колебательной системы. Математическая модель состоит из системы уравнений динамики вязкой жидкости и пластины Кирхгофа на нелинейно-упругом основании. Система дополнена краевыми условиями на границах контакта жидкости с пластиной и штампом, а также условиями на торцах рассматриваемого канала. Проведен асимптотический анализ поставленной задачи гидроупругости и решены упрощенные уравнения движения вязкой жидкости методом итерации. Определено распределение давления и получено нелинейное интегро-дифференциальное уравнение изгибных колебаний пластины, возбуждаемых вибрирующим штампом. Данное уравнение решено методом Бубнова–Галеркина. Показано, что рассматриваемая задача может быть сведена к исследованию обобщенного уравнения Дуффинга, которое решено методом гармонического баланса. Найден основной нелинейный гидроупругий отклик и фазовый сдвиг пластины. Проведено численное исследование данных характеристик, позволяющее прийти к выводу.

Попов В.С., Попова А.А., Попова М.В., Христофорова А.В. «Моделирование динамики взаимодействия пластины на упругом основании с мягкой кубической нелинейностью с вибрирующим штампом через слой вязкой жидкости» Вестник Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана (МГТУ). Серия: Приборостроение, № 4, с. 110-131 (2023)

Предложена математическая модель взаимодействия пластины и слоя вязкой жидкости, находящейся между ней и вибрирующим штампом, с учетом нелинейности свойств упругого основания пластины. Изучены вынужденные нелинейные гидроупругие колебания пластины, удовлетворяющей гипотезам Кирхгофа, на основании с мягкой кубической нелинейностью. Поставлена связанная задача гидроупругости для рассматриваемой колебательной системы. Математическая модель состоит из системы уравнений динамики вязкой жидкости и пластины Кирхгофа на нелинейно-упругом основании. Система дополнена краевыми условиями на границах контакта жидкости с пластиной и штампом, а также условиями на торцах рассматриваемого канала. Проведен асимптотический анализ поставленной задачи гидроупругости и решены упрощенные уравнения движения вязкой жидкости методом итерации. Определено распределение давления и получено нелинейное интегро-дифференциальное уравнение изгибных колебаний пластины, возбуждаемых вибрирующим штампом. Данное уравнение решено методом Бубнова–Галеркина. Показано, что рассматриваемая задача может быть сведена к исследованию обобщенного уравнения Дуффинга, которое решено методом гармонического баланса. Найден основной нелинейный гидроупругий отклик и фазовый сдвиг пластины. Проведено численное исследование данных характеристик, позволяющее прийти к выводу.

Осипков А.С., Макеев М.О., Солодилов В.И., Моисеев К.М., Михалев П.А., Макарова К.Т., Еманов Д.П., Паршин Б.А., Хромова М.А. «Исследование стабильности свойств акустооптических преобразователей на основе пленок поливинилиденфторида при воздействии внешних факторов» Оптический журнал, 91, № 7, с. 109-120 (2024)

Предмет исследования. Акустооптический преобразователь на основе пленки поливинилиденфторида с нанесенными на обе ее поверхности прозрачными электродами из оксида индия-олова. Цель работы. Определение стабильности механических, пьезоэлектрических и оптических свойств акустооптических преобразователей на основе пленки поливинилиденфторида с нанесенными на обе ее поверхности прозрачными электродами из оксида индия-олова при ее изготовлении и эксплуатации в условиях воздействия пониженной и повышенной температур. Метод. Измерение механических характеристик образцов при растяжении в двух направлениях вытяжки (вдоль и поперек направления вытяжки полимерной пленки) при комнатной температуре. Исследование методом динамического механического анализа в температурном диапазоне от 30 до 180°С. Измерение пьезоэлектрического коэффициента d₃₃ при температурном воздействии в диапазоне от –40 до +80°С методом, основанным на измерении индуцируемого заряда на поверхности электродов, сгенерированного импульсным силовым воздействием при падении шарика. Измерение коэффициента пропускания в видимом диапазоне длин волн от 380 до 780 нм и расчет коэффициента светопропускания. Основные результаты. Собран экспериментальный стенд, позволяющий проводить измерение пьезоэлектрического коэффициента d₃₃ в широком диапазоне температур. Получены результаты механических испытаний при статическом и динамическом нагружениях пленки поливинилиденфторида до и после нанесения электродов из оксида индия-олова. Определены температурные зависимости коэффициента d33 такой структуры в диапазоне температур от –40 до +80°С, а также приведены результаты измерения оптических свойств образцов после воздействия пониженной и повышенной температур. Практическая значимость. На основе полученных зависимостей выработаны рекомендации к условиям эксплуатации и хранения акустооптических устройств на основе исследуемых структур, а также технологическим режимам их изготовления.

Гималтдинов И.К., Хусаинов И.Г., Галиев А.Л. «Влияние межфазного теплообмена на распространение акустических волн в пористой среде, насыщенной пузырьковой жидкостью» Инженерная физика, № 8, с. 50-56 (2024)

Исследовано влияние межфазного теплообмена на распространение акустических олн в пористой среде, насыщенной пузырьковой жидкость. Построена математическая модель, описывающая распространение волн с учетом теплообмена между жидкостью и газом в пузырьках. Считается, жидкость и газ движутся с одинаковой скоростью. Получено дисперсионное соотношение и выписаны формулы, определяющие зависимость распространения быстрой и медленной волн в пористой среде от сил межфазного взаимодействия, от вязкости вещества скелета, а также от теплообмена между жидкостью и газом в пузырьках. Выполнен асимптотический анализ для формулы межфазного теплообмена, построены графики зависимости теплообмена от круговой частоты. Установлено, что межфазный теплообмен сильно зависит от радиуса пузырька и слабо зависит от начального значения объемной доли газовой фазы в жидкости. Ключевые слова: давление, пористая среда, пузырьки газа, жидкость, волна, межфазный теплообмен.