Есипов И.Б. «Новые методы акустического зондирования неоднородной морской среды на принципах нелинейной акустики» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 3 (2024)

Приводятся сведения о дальнем распространении акустического сигнала параметрической антенны на дистанциях до 1000 км. Обсуждается выбор оптимальных характеристик параметрической антенны, при которых достигается максимальная эффективность преобразования излучения высокочастотной накачки в низкочастотный сигнал. Приводятся данные эксперимента об особенностях распространения широкополосного сигнала параметрической антенны в мелководном морском волноводе. Показано, что частотная дисперсия скорости распространения звука в морском волноводе приводит к компрессии широкополосного одномодового сигнала. Такая компрессия приводит к росту эффективности зондирования морской среды на протяженных трассах. Обсуждается возможность ветвистого распространения направленного акустического излучения в неоднородной среде. Показано, что роль нелинейных методов в акустике возрастает при дальнем распространении низкочастотных сигналов.

Алексеев Д.М., Гусев В.А. «Среднее поле разрывных волн в одномерной случайно неоднородной среде» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 75 (2024)

Рассмотрены особенности построения уравнений для среднего поля интенсивных акустических сигналов, распространяющихся в случайно-неоднородной среде и содержащих разрывы во временном профиле. Проведено сравнение различных подходов к получению таких уравнений. Показано, что, несмотря на сглаживание профилей в среднем, наличие разрыва в профиле, необходимо учитывать до проведения операции усреднения. Получено точное выражение для среднего поля исходного треугольного сигнала.

Бахтин В.К., Гурбатов С.Н., Дерябин М.С., Касьянов Д.А. «Экспериментальное исследование дифракции интенсивного акустического пучка на препятствии в виде полуэкрана» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 75 (2024)

Приводятся результаты физического эксперимента по исследованию процесса эволюции интенсивного акустического пучка после прохождения препятствия, которое представлено в виде полуэкрана, который делит пучок на две равные части по одной из координат и пропускает дальше лишь одну из них. Для формирования пучка использовался плоский пьезокерамический преобразователь с центральной частотой 2 МГц. Препятствие установлено за последним дифракционным максимумом. В исследуемой области за препятствием снята серия поперечных разрезов поля для различных расстояний от препятствия, а также для различных интенсивностей акустического пучка. Показано, что эволюция пучка за препятствием определяется совместным проявлением дифракционных и нелинейных эффектов. Продемонстрировано, что поведение пучка за препятствием существенно зависит от его интенсивности. Проведено численное моделирование на основе уравнений Хохлова–Заболотской–Кузнецова и Вестервельта, предварительные результаты которого подтверждают полученные экспериментальные результаты.

Гусев В.А. «Трансформация сдвиговых волн с эллиптической поляризацией в кубично нелинейных средах» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 75-76 (2024)

Рассмотрено распространение сдвиговых волн большой интенсивности с эллиптической поляризацией. Как известно, для сдвиговых волн в однородных средах основным типом нелинейности является кубичная. Получено точное решение, описывающее трансформацию временного профиля и поляризации сдвиговых волн с произвольной начальной поляризацией. Отмечено, что в зависимости от начальной поляризации реализуются различные условия распространения сдвиговых волн – от сильно нелинейного распространения для волн с линейной поляризацией до линейного распространения для волн с круговой поляризацией. В случае начальной круговой поляризации проявляется эффект нелинейной дисперсии – зависимости скорости волны от ее амплитуды, при этом нелинейного искажения временного профиля не происходит. Рассчитано искажение поляризации сдвиговых волн для исходной эллиптической поляризации. Предложены подходы к определению нелинейных параметров среды.

Квашенникова А.В., Юлдашев П.В., Есипов И.Б., Хохлова В.А. «Особенности нелинейной генерации и распространения волны разностной частоты в неоднородном мелководном акустическом волноводе» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 76 (2024)

Исследован процесс генерации и распространения акустической волны разностной частоты, генерируемой при нелинейном взаимодействии интенсивных высокочастотных волн накачки в мелководном акустическом волноводе с неоднородной по глубине скоростью звука. Задача решена численно в трехмерной постановке для квазилинейного и ударноволнового режимов работы подводного параметрического высокочастотного излучателя двухчастотной накачки с частотами 135–145 кГц и 150 кГц. Разработанная авторами ранее трехмерная численная модель решения параболического уравнения Хохлова–Заболотской–Кузнецова в спектральном представлении в свободном поле, позволяющая описывать режимы образования фронтов в профиле нелинейной волны, обобщается на случай неоднородной среды и учитывает наличие отражений от дна и поверхности, что приводит к большей локализации и дальности распространения низкочастотного излучения. Получены результаты для полей волн накачки и волны разностной частоты для различных моделей: изоскоростной волновод глубиной 2 м с мягкими границами и излучателем, расположенным на расстоянии 50 см от дна; свободное пространство с симметричным параболическим профилем скорости звука; полупространство с мягким дном и волновод с мягкими границами с полупараболическим профилем скорости звука, соответствующим данным экспериментов с подводным излучателем, расположенным ближе ко дну. Проанализированы отличия в структуре поля в квазилинейном и ударноволновом режимах работы излучателя.

Комаровский К.О., Гусев В.А. «Акустические явления при распространении интенсивной волны через трубку переменного сечения с учетом присоединенной массы» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 76 (2024)

Рассмотрены явления, возникающие при распространении акустических волн в узких трубках переменного сечения. Задан закон изменения поперечного сечения трубки специального вида. Исследован режим туннелирования волны через сужение узкой трубки, описываемой данный законом. Учтено влияние присоединенной массы на границах области сужения трубки. Построены частотные зависимости коэффициента прохождения волны по энергии, а также показаны отличия этих коэффициентов через трубку с присоединенной массой и без нее. Показано, что условия туннелирования ухудшаются: это выражается в уменьшении значения коэффициента прохождения волны в диапазоне частот, где наблюдался режим туннелирования без учета присоединенной массы, и в сокращении самого диапазона частот.

Нартов Ф.А., Карзова М.М., Хохлова В.А. «Влияние размеров центрального отверстия мощных фокусированных излучателей на параметры нелинейного ультразвукового поля в фокусе» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 77 (2024)

Для описания нелинейных эффектов в полях мощных излучателей фокусированного ультразвука, форма которых близка к аксиально-симметричной, удобной моделью является модель эквивалентного источника в виде сферического сегмента с равномерным распределением колебательной скорости на его поверхности. Параметры эквивалентного источника (диаметр, фокусное расстояние и амплитуда) подбираются таким образом, чтобы максимально точно аппроксимировать фокальную область поля исходного излучателя вдоль оси пучка. Для численного расчета нелинейных полей, создаваемых аксиально-симметричными фокусирующими источниками, существуют комплексы программ общего доступа, например, “HIFU-beam”. Большое число излучателей, использующихся в неинвазивной ультразвуковой хирургии, имеют аксиально-симметричную форму с круглым отверстием в центре для размещения диагностического датчика с целью визуализации воздействия. В данной работе было исследовано влияние размеров центрального отверстия в излучателе в виде сферического сегмента на параметры создаваемого им нелинейного поля в фокусе и оценка возможности применения модели эквивалентного источника без отверстия. Рассмотрены конфигурации излучателей с различными волновыми размерами, полными углами схождения (от 45 до 70°), диаметром центрального отверстия (до 70% от диаметра излучателя). Проведено сравнение нелинейных акустических полей, генерируемых исходными излучателями и соответствующими эквивалентными источниками. Показано, что присутствие центрального отверстия существенно влияет на параметры нелинейного поля в фокальной области. Установлено, что модель эквивалентного источника может быть применима лишь в случае малых диаметров отверстия в исходном излучателе (меньше 15% от диаметра излучателя).

Михалев Е.С., Кокшайский А.И., Одина Н.И., Коробов А.И., Ширгина Н.В. «Экспериментальное исследование нелинейных упругих свойств фотополимера» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 77 (2024)

Фотополимерные материалы отличаются от других полимерных материалов тем, что их структура способна меняться под воздействием света. Это происходит благодаря наличию в составе фоточувствительных молекул, которые реагируют на определенные длины волн света, инициируя химические реакции полимеризации. Этот процесс позволяет фотополимерам быть использованными в различных областях, таких как трехмерная печать, производство микросхем и медицина, где требуется точное и контролируемое формирование деталей. Ранее акустическими методами были исследованы зависимости коэффициента затухания и фазовой скорости от частоты, а также влияние параметров печати на механические свойства фотополимеров. Целью настоящей работы было экспериментальное исследование линейных и нелинейных упругих модулей образца фотополимера (марки anycubic basic), приготовленного методом 3D печати. Печать образца была осуществлена на 3d-принтере anycubic photon mono по технологии SLA-LCD из белой смолы anycubic basic с длиной волны полимеризации 405 нм. Измерения проводились методом Терстона–Браггера. Скорость распространения продольных и сдвиговых упругих волн в образце, измеренная эхо-импульсным методом в трех направлениях вдоль осей: X, Y, Z, оказалась в пределах погрешности эксперимента одинаковой, что позволило применить приближение изотропного твердого тела. Были определены все независимые компоненты тензора упругости второго и третьего порядка исследуемого образца.