Миронов М.А., Пятаков П.А., Савицкий О.А., Шуляпов С.А. «Осесимметричные волны в водоподобном цилиндре» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 39 (2024)

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований распространения осесимметричных волн в твердом волноводе круглого сечения со свободной боковой поверхностью (так называемая задача Похгаммера–Кри), выполненном из водоподобной среды. Под водоподобной средой понимается среда, в которой скорость распространения сдвиговых волн существенно меньше скорости распространения продольных волн. Эквивалентным критерием водоподобности среды является близость значения ее коэффициента Пуассона к 0.5. Основной результат сообщения состоит в следующем. Дисперсионное уравнение, связывающее волновое число нормальной волны с частотой для водоподобной среды, мало отличается от дисперсионного уравнения для жидкой, невязкой среды. Соответственно, скорости распространения нормальных волн в водоподобном цилиндрическом волноводе, с большой степенью точности равны скоростям распространения нормальных волн в жидком цилиндре. Вычислена поправка к волновым числам собственных волн жидкого цилиндра, вызванная конечным модулем сдвига. Она стремится к нулю обратно пропорционально частоте. Этот результат радикально отличается от поведения волн в неводоподобных цилиндрах (коэффициент Пуассона меньше 0.4), где скорости распространения нормальных волн на высоких частотах равны, приблизительно, скорости рэлеевской волны на плоской границе. В сообщении анализируется структура поля смещений в нормальных волнах, относительный вклад потенциальной и сдвиговой компонент. Демонстрируются формы импульсов, экспериментально полученные в полиуретановом цилиндре.

Шанин А.В., Князева К.С., Шелест Е.Л. «Описание колебаний тонких пластин с помощью матричного уравнения Клейна–Гордона» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 39 (2024)

Мы строим матричное уравнение Клейна–Гордона для пластины, принимая при этом последовательно линейную, квадратичную и кубическую аппроксимации деформации сечения пластины. Показывается, что с помощью линейного приближения не удается получить коэффициент жесткости, известный из теории тонких пластин. Причина невозможности интерполировать пластину линейной функцией связана с явлением shear locking. При такой интерполяции пластина эффективно оказывается более жесткой, чем она есть на самом деле. В свою очередь, квадратичное и кубическое приближения позволяют получить коэффициент, совпадающий с теоретическим.

Юлдашев П.В., Коннова Е.О., Карзова М.М., Хохлова В.А. «Особенности построения модифицированного пропагатора для широкоугольной модели на основе операторного ряда Фурье» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 40 (2024)

Исследование особенностей распространения акустических волн в неоднородных средах актуально для многих задач медицинского ультразвука, геофизики и аэроакустики. В численном моделировании подобных задач целесообразно использовать широкоугольное параболическое приближение. Стандартный способ построения трехмерной широкоугольной модели на основе аппроксимаций Паде однонаправленного пропагатора приводит к необходимости решения уравнений в частных производных с двумерным оператором Лапласа, действующим в плоскости, перпендикулярной основному направлению распространения волн. В этом случае пространственные переменные не разделяются, из-за чего приходится использовать громоздкие численные схемы. В качестве альтернативного подхода авторами данной работы ранее было предложено использовать разложение пропагатора в операторный ряд Фурье по поперечному лапласиану, в результате чего построение численных схем существенно упрощается. Для уменьшения амплитуды осцилляций Гиббса необходимо построение модифицированного пропагатора, который является приближенной версией точного пропагатора, сглаженной и периодизованной в заданном окне собственных значений оператора Лапласа. В работе на примере задачи о фокусировке ультразвукового пучка исследуются различные способы построения такого пропагатора. Используется метод двухточечной интерполяции Эрмита, позволяющий строить непрерывное продолжение функции и ее производных. Интерполяция применяется как к комплекснозначной функции пропагатора, так и к его амплитуде и фазе по отдельности. Проводится исследование ошибки аппроксимации пропагатора конечным рядом Фуре в зависимости от заданного углового диапазона широкоугольной модели, шага сетки вдоль оси фокусированного пучка, числа Фурье гармоник, ширины периода, в котором производится разложение, и положений точек сшивки интерполируемых функций.

Коннова Е.О., Хохлова В.А., Юлдашев П.В. «Широкоугольная численная модель для описания дифрагирующих акустических пучков в неоднородных средах» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 40 (2024)

Теоретическое описание распространения волн в неоднородных средах является важной частью многих задач волновой физики, например, в области неинвазивной ультразвуковой хирургии с использованием высокоинтенсивных ультразвуковых пучков. Из-за различных акустических свойств биологических тканей и органов тело человека является слабо неоднородной средой, что приводит к нежелательным искажениям поля при фокусировке пучков. В связи с этим возникает необходимость в теоретических и численных моделях, способных количественно точно описывать данные волновые явления. Одним из способов построения волновой модели в неоднородной среде является использование широкоугольного параболического приближения. В данной работе развивается метод разложения однонаправленного пропагатора в операторный ряд Фурье как альтернатива классическому методу дробных шагов Паде, в трехмерных формулировках которого возникают трудности вычислительного характера. В представленном методе вычисления сводятся к расчету действия набора простых экспоненциальных пропагаторов, аналогичных по форме пропагатору стандартного параболического уравнения, на известное поле давления. Ранее была показана работоспособность метода при расчете фокусировки ультразвукового пучка в однородной среде. В данной работе реализуются численные схемы с учетом наличия неоднородностей скорости звука в среде, основанные как на методе конечных разностей, так и с использованием метода расщепления операторов с возможностью расчета пространственных производных в Фурье пространстве. Представлены тестовые расчеты фокусировки пучка в неоднородной среде и приводится сравнение с результатами, полученными в пакете “k-Wave”.

Безручко Д.К., Коробов А.И., Агафонов А.А., Одина Н.И. «Клиновые волны в билинейном клине» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 41 (2024)

Представлены результаты моделирования и экспериментальных исследований клиновых волн (КВ) в билинейном (двойном) клине. Образец представляет собой клин, одна из образующих поверхностей которого также является широкоугольным клином. Построены модели треугольного (40 и 60 градусов) и билинейного клина с такими же углами, образованными поверхностями клина. Проводится сравнение АЧХ клиновых волн во всех образцах, полученных методом конечных элементов. Выделены основные моды клиньев, измерены их скорости. Произведен анализ и сравнение областей локализаций клиновых мод в образцах. Визуализация распространения КВ в образце билинейного клина выполняется методом сканирующей лазерной виброметрии. Проводится сравнение полученных результатов моделирования и эксперимента. Ключевые слова: клиновые волны, билинейный клин, моделирование, эксперимент

Субботкин А.О., Шанин А.В. «Дисперсия в акустическом волноводе типа интерференционная антенна» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 41 (2024)

Представлены результаты исследования дисперсии при распространении волн в цилиндрическом волноводе с боковыми отверстиями (расположенными равноудаленно друг от друга), а также анализируются направленные приемные свойства такого волновода. Дополнительно представлены рекомендации по оптимизации его направленных и амплитудно-частотных характеристик. Ключевые слова: интерференционный волновод, цилиндрический волновод с боковыми отверстиями, дисперсия в волноводе с боковыми отверстиями, приемные свойства волновода с боковыми отверстиями, остронаправленный микрофон интерференционного типа

Евдокимов А.А., Варелджан М.В., Еремин А.А. «Рассеяние фундаментальных нормальных мод на локализованных изменениях толщины в многослойных изотропных волноводах» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 41 (2024)

Обсуждаются результаты компьютерного моделирования рассеяния фундаментальных бегущих упругих волн на единичном локализованном изменении толщины (модель точечной коррозии) в двухслойных алюминиево-стальных материалах, широко используемых в автомобильной промышленности и в строительстве. Реализованная вычислительная схема является обобщением на случай многослойного изотропного волновода подхода, сочетающего конечно-элементные расчеты для ограниченной области, содержащей дефект, с последующей постобработкой результатов на основе соотношений обобщенной ортогональности для нормальных мод, позволяющей выделить вклад каждой нормальной моды в рассеянное дефектом волновое поле (L. Moreau, M. Castaings, Ultrasonics 48 (2008) 357-366). На ее основе исследуется влияние типа набегающей волны, геометрических характеристик дефекта и толщины каждого из слоев на особенности взаимодействия бегущих волн с дефектами рассматриваемого типа. Показано, что для глубоких дефектов с плоским дном вблизи их резонансных частот (почти вещественных комплексных спектральных точек краевой задачи для открытого волновода с препятствием) (E. Glushkov, et. al., J. Sound Vib. 358 (2015) 142-151) наблюдаются значительные изменения в направленности рассеянного волнового поля, определяемые видом соответствующих собственных форм колебаний. Указанный эффект может быть использован, например, для уточнения результатов оценки геометрических характеристик повреждений с использованием распределенной сети пьезодатчиков в рамках ультразвуковой системы мониторинга состояния конструкций, использующей бегущие упругие волны в качестве физической основы.

Котельникова Л.М., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Экспериментальное и численное исследование акустической радиационной силы, действующей на цилиндрический рассеиватель в воде в поле фокусированного ультразвукового пучка» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 61 (2024)

Экспериментально и численно исследована акустическая радиационная сила акустического пучка мегагерцового диапазона частот, действующая на рассеиватели из стали в форме цилиндров различных диаметров (5–7 мм) и высот (3–9 мм) в воде. Экспериментальные измерения проводились на предложенной ранее авторами экспериментальной установке для измерения радиационной силы методом взвешивания. Цилиндр крепился с помощью системы натянутых тонких лесок в центре жесткого кольца большого диаметра. Кольцо посредством конструкции из жестких трубок, не касающихся стенок бассейна, опиралось на электронные весы (точность весов 4 мг). Ультразвуковой пучок генерировался пьезокерамическим излучателем в виде сферической чаши с фокусным расстоянием 70 мм и апертурой 100 мм на частоте 1.072 МГц. Излучатель был закреплен на системе позиционирования, которая позволяла перемещать его с шагом 2.5 мкм вдоль трех взаимно перпендикулярных осей. Ось излучателя была направлена вертикально вниз. Цилиндр располагался в поле излучателя так, чтобы его ось совпадала с направлением акустической оси излучателя. Численный расчет акустической радиационной силы, действующей на аксиально-симметричные объекты со стороны аксиально-симметричного пучка, проводился методом конечных разностей. Экспериментальные и численные результаты были использованы для исследования тенденций влияния на силу линейных размеров образца (высоты и диаметра цилиндра).

Асфандияров Ш.А., Сапожников О.А. «Роль сдвиговых волн при фокусировке ультразвукового пучка через расположенный в жидкости твердотельный слой» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 61-62 (2024)

Исследована роль сдвиговых волн при фокусировке акустических волн сквозь твердотельный слой. Рассмотрена модельная задача, в которой фокусированная волна, распространяющаяся в жидкости, проходит через однородный плоскопараллельный упругий слой. Для описания падающего акустического пучка использовано точное решение уравнения Гельмгольца в виде фокусированного пучка [Сапожников О.А. Точное решение уравнения Гельмгольца для квазигауссовского пучка в виде суперпозиции двух источников и стоков с комплексными координатами. Акуст. ж., 2012, т. 58, № 1, с. 49-56]. Использован метод углового спектра, который позволил для каждой компоненты пространственного спектра использовать классическое точное решение для коэффициента прохождения волны, наклонно падающей на плоскопараллельный упругий слой. Показано, что при малых углах фокусировки процесс прохождения обусловлен в основном продольными волнами. Однако с ростом угла схождения фокусированного пучка сдвиговые волны в слое начинают играть заметную роль и рожденные ими волны в жидкости создают дополнительный фокус, амплитуда в котором может превысить амплитуду в первичном фокусе. Фокальная перетяжка вокруг вторичного фокуса заметно уже перетяжки вокруг первичного фокуса. Особенности преломления и переотражения волн в слое также исследованы с помощью численного моделирования процесса фокусировки ультразвуковых импульсов методом конечных разностей на основе уравнений теории упругости неоднородной среды в условиях аксиальной симметрии. Проведенный анализ имеет отношение к разрабатываемым в настоящее время методам ультразвукового зондирования тканей мозга человека через интактный череп.

Буланов В.А. «Акустическая диагностика газовых пузырьков и эффективные параметры жидкости с пузырьками» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 62 (2024)

Избирательное рассеяние звука, связанное с резонансными свойствами пузырьков, обычно используют для определения спектра их размеров в жидкости. Однако, практика показывает, что результаты не всегда соответствует реальным распределениям пузырьков по размерам. Это связано с влиянием нерезонансного фона рассеяния, который в обычных схемах акустической спектроскопии практически не учитывается. Решение задач диагностики пузырьков частично связано с учетом нестационарного и нелинейного рассеяния звука. Представлены результаты анализа влияния различных типов функции распределения пузырьков по размерам на величины коэффициентов стационарного и нестационарного рассеяния и поглощения звука. Показано, что применение нестационарного рассеяния звука позволит во всех случаях проводить спектроскопию газовых пузырьков в жидкости. Дополнительно проведены исследования эффективных параметров жидкости с пузырьками (сжимаемости, коэффициента поглощения и скорости звука) в рамках гомогенной модели микронеоднородной пузырьковой жидкости и их сравнение с моделью диссипативных и дисперсионных характеристик в рамках самосогласованного поля. Показано, что при небольших концентрациях и монотонных функциях распределения пузырьков по размерам полученные результаты по обеим моделям согласуются между собой.

Зарипов Ф.А., Павлов Г.И., Галеева Л.Х. «Экспериментальное исследование влияния звуковых колебаний на характеристики полидисперсных пузырьков в воде» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 62 (2024)

Исследовались характеристик газовых пузырьков разного диаметра формирующихся в вертикальной трубе закрытой с одного конца поршнем. Звуковые колебания в смеси газа и жидкости создаются колебаниями поршня. Полидисперные пузырьки образуются на выходе из пористого керамического распылителя при подаче в него газовой фазы. Расход газа оставался постоянным. Экспериментально методом фотосъемки фиксировалось поведение всплывающих пузырьков в условиях покоящейся жидкости и бегущих звуковых волн. Фотографии обрабатывались в программном пакете Image Pro Plus. Замечено, что звуковые колебания оказывают существенное влияние на дисперсный состав пузырьков.

Павлов Г.И., Кожарин Н.Ю. «Современные методы анализа содержания растворенного кислорода в воде» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 62-63 (2024)

Централизованные системы теплоснабжения действуют в России более 80 лет. Основная причина повреждений тепловых сетей – коррозионные разрушения металла труб. В среднем по России 28% всех повреждений тепловых сетей обусловлены внутренней коррозией под воздействием кислорода. Используемые методы определения концентрации растворенного кислорода в воде можно разделить на несколько групп: химические, оптические и электрохимические. Однако, на сегодняшний день имеет место неопределенность в выборе достоверного метода контроля содержания растворенного кислорода в воде из-за различия результатов. В работе дано краткое представление о природе коррозионного воздействия, различных методах анализа и контроля содержания растворенного кислорода в воде, их преимуществах и недостатках, а также опыт их применения в организациях топливно-энергетической отрасли. Предложены рассуждения о перспективах применения альтернативных методов непрерывного мониторинга на базе оценки концентрации пузырьков воздуха в отбираемой жидкости при распространении в ней звуковых колебаний.

Миронов М.А., Пятаков П.А., Савицкий О.А., Шуляпов С.А. «Экспериментальные исследования акустических параметров полиуретана» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 63 (2024)

Приведены методика и результаты измерений скоростей распространения и затухания продольных и сдвиговых волн в полиуретане в широком диапазоне частот, температур и давлений. Используя известные теоретические представления, предложены аналитические зависимости, позволяющие с хорошей точностью описать температурные зависимости скорости распространения и затухания волн.

Дамдинов Б.Б., Пригожих В.А. «Предварительное моделирование распространения звука в жидкой среде с примесями» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 63 (2024)

Представлена визуализация известной и важной в практических приложениях задачи распространения звука в жидкой среде с пузырьками. Исследование модели проводилось методами численного моделирования с использованием программного продукта Comsol Multiphysics. Численное моделирование акустических процессов является точным способом решения сложных задач акустики несмотря на то, что представляет собой достаточно ресурсоемкий процесс, требующий больших затрат вычислительного времени. Наличие пузырьков газа в жидкости существенно меняет ее акустические свойства. Теоретическому исследованию распространения гармонических возмущений в подобных жидкостно-газовых смесях посвящено значительное количество работ. В работе нами были проведены исследования распространения звука в водной среде с включениями сферических пузырьков воздуха. В результате была получена визуализация распределения акустического и звукового давления в водной среде и на поверхностях при разных частотах звука. Программный пакет производил расчеты на основе уравнения Гельмгольца. Использование программного обеспечения COMSOL Multiphysicals обеспечивает удобное наглядное представление результатов исследования распространения звука в водных средах. Физические и геометрические параметры могут варьироваться в широких пределах. В дальнейшем полученные результаты по распространению звуковых волн в модельной водной среде с пузырьками будут использованы в планируемой серии исследований по распространению звука в среде, содержащей сферические наночастицы различной природы. Планируется также провести исследования нелинейных процессов в жидкостях при интенсивном акустическом воздействии на ультра- и гиперзвуковых частотах.

Глушков Е.В., Глушкова Н.В. «Распределение энергии поверхностного источника в упругом анизотропном полупространстве: асимптотика, диаграммы направленности, линии тока» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 64 (2024)

Осредненный за период колебаний поток волновой энергии, поступающей от поверхностного источника (заданной гармонической нагрузки) в упругую среду, распределяется между возбуждаемыми бегущими и объемными волнами. Для случая изотропного материала ранее были выведены явные интегральные и асимптотические представления для возбуждаемых волн через элементы матрицы Грина рассматриваемой подложки и параметры источника В случае анизотропных слоистых сред реализация такого подхода усложняется. Тем не менее, на основе разработанных полуаналитических алгоритмов построения Фурье-символа матрицы Грина для произвольно-анизотропных материалов также получены интегральные и асимптотические представления волновых полей. На этой основе проводится анализ влияния анизотропии на формирование волновых полей, распределение энергии источника, диаграммы направленности и структуру энергетических потоков. Последние визуализируются линиями тока энергии касательными к векторам Умова–Пойнтинга. Обсуждаются особенности вывода и компьютерной реализации полученных представлений, проиллюстрировав их численными примерами для материалов с различными видами анизотропии. Планируется также уделить внимание эффекту появления нескольких фронтов объемных или поверхностных волн, соответствующих одному корню характеристического уравнения, но распространяющихся с различными скоростями.

Захаров Д.Д., Никитин И.С., Никитин А.Д. «Исследование собственных форм и частот при динамическом изгибе стержня с переменными параметрами методом Пеано» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 64 (2024)

Рассчитываются собственные частоты и формы поперечных колебаний тонкого стержня с параметрами, зависящими от продольной координаты. Методом Пеано решается уравнение Бернулли–Эйлера с переменными коэффициентами жесткости и инерции при различных типах краевых условий на концах стержня. Исследуется сходимость решения, приводится оценка погрешности. Выведены дисперсионные уравнения, показана эффективность метода. Приведено сравнение с результатами, полученными ВКБ методом. Изложенные подходы могут использоваться как для расчета тонких стержней переменного сечения и различной формы, так и для случая функционально-градиентных материалов, когда модуль Юнга и плотность материала зависит от продольной координаты. Численные примеры даны в контексте практической оценки остаточной прочности образцов для экспериментального исследования усталости металлических сплавов при высокочастотных циклических испытаниях, основанных на общем принципе точечного резонансного нагружения.

Машанов А.Н., Дембелова Т.С., Бадмаев Б.Б. «Акустическое исследование реологических свойств полиметилсилоксановых жидкостей» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 64-65 (2024)

Проведено исследование реологических свойств гомологического ряда полиметилсилоксановых жидкостей (ПМС) акустическим резонансным методом с применением пьезокварцевого резонатора. Метод основан на изучении влияния сил добавочной связи на резонансные характеристики колебательной системы. Пьезокварц, закрепленный в точках на узловой линии, колеблется на основной резонансной частоте, совершая тангенциальные смещения. Жидкость наносится на один конец горизонтальной поверхности и накрывается твердой накладкой из плавленого кварца, подвергаясь деформациям сдвига. В работе экспериментально определены комплексный модуль сдвиговой упругости, эффективная вязкость и тангенс угла механических потерь при частоте сдвиговых колебаний 73 кГц, рассчитана частота релаксации наблюдаемого вязкоупругого процесса в жидкостях. Проведено исследование модуля сдвига ПМС от величины сдвиговой деформации.

Мелентьев В.В., Беленьков Р.Н., Сычев А.В. «Акустическая индикация фазового перехода в ионных жидкостях с имидазольными и пиридиновыми основаниями» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 65 (2024)

Рассмотрены новые экспериментальные данные по скорости прохождения ультразвуковых волн в ионных жидкостях с имидазольными и пиридиновыми основаниями. Скорость ультразвука была исследована в однофазной области на частоте 3.3 МГц в интервале давлений от 0.1 МПа до 196 МПа и в диапазоне температур от 293–373 К. В статье рассмотрены особенности поведения скорости распространения ультразвуковых волн вблизи точек замерзания ионных жидкостей.

Симаков И.Г., Гулгенов Ч.Ж., Базарова С.Б., Артемьева К.В. «Исследование дебаевской диэлектрической релаксации в адсорбированной воде акустоэлектрическим методом» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 65 (2024)

Используя изотермы изменения скорости поверхностных акустических волн (ПАВ) в процессе полимолекулярной адсорбции, определены действительная и мнимая части диэлектрической проницаемости адсорбированной воды. Адсорбция водяного пара осуществлялась на оптически полированную поверхность адсорбента – звукопровода, который представляет собой пластину пьезокристалла ниобата лития YZ-среза. В качестве инструмента исследования применялись поверхностные акустические волны рэлеевского типа в диапазоне частот 20–400 МГц, которые возбуждались и регистрировались встречно-штыревыми ПАВ-преобразователями. Изучены частотные зависимости действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости адсорбированной воды. Для разных значений толщины адсорбционного слоя в исследуемом диапазоне частот обнаружено наличие процесса диэлектрической релаксации, который хорошо интерпретируется теорией Дебая с одним временем релаксации. Время диэлектрической релаксации адсорбированной воды зависит от толщины адсорбционного слоя и существенно (на 2–3 порядка) превышает время релаксации воды в объемной жидкой фазе.

Смирнов И.Ю., Дричко И.Л. «Бесконтактное определение параметров и механизмов проводимости низкоразмерных полупроводниковых структур акустическими методами» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 65-66 (2024)

Низкоразмерные системы зачастую имеют сложное многослойное строение, поэтому их изучение традиционными методами на постоянном токе осложняется необходимостью создания высококачественных оригинальную процедуру определения абсолютных величин параметров наноструктур (двумерных электронных/дырочных систем GaAs/AlGaAs, Si/SiGe, Ge/SiGe, InGaAs/InAlAs/GaAs, графена и массивов квантовых точек) с использованием бесконтактного акустического метода, а точнее его гибридного варианта, позволяющего проводить измерения и в непьезоэлектрических материалах. Суть метода заключается в использовании поверхностных акустических волн (ПАВ), генерируемых на поверхности пьезоэлектрического кристалла (LiNb₃) с помощью встречно-штыревых преобразователей. Распространение ПАВ по поверхности кристалла, сопровождается переменным электрическим полем, проникающим в исследуемый образец, размещаемый на поверхности LiNbO₃. Взаимодействие этого поля с носителями заряда в образце приводит к появлению токов и выделению джоулева тепла, и, соответственно, поглощению (Г) и изменению скорости (Δν/ν) ПАВ. Из одновременных измерений Г и Δν/ν при температурах T=1.5–4.2 К в магнитном поле B=0–8 Тл, мы определяем высокочастотную проводимость σ^AC=σ₁–iσ₂, ее зависимость от интенсивности ПАВ (W), T, B. Анализ экспериментальных зависимостей σ₁(W, B, T) дает возможность определить параметры наноструктуры: концентрацию носителей тока, их подвижность, транспортное и квантовое времена релаксации, время релаксации энергии, величину деформпотенциала и другие характеристики. Определение же соотношения между σ₁ и σ₂, а также их зависимости от частоты ПАВ позволяет идентифицировать механизмы проводимости.

Дацук Е.Р., Кузнецова И.Е., Смирнов А.В. «Обратные акустические волны в структурах, содержащих пьезоэлектрические пленки и пластины, характеризующиеся сильной анизотропией» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 66 (2024)

Проведено теоретическое исследование распространения обратных акустических волн в пластинах, характеризующихся сильной анизотропией. Построены дисперсионные зависимости акустических волн различных типов и порядков для различных кристаллографических ориентаций в пластинах из таких материалов как теллур, титанат бария, йодат лития, парателлурит. Обнаружено, что в парателлурите, теллуре и йодате лития присутствуют ветви, соответствующие обратным волнам. Показано, что частотная область существования обратных волн в пластинах исследуемых кристаллов, несмотря на их сильную анизотропию, достаточно мала, что может быть связано с небольшой пьезоактивностью указанных материалов. В связи с этим проведены теоретические расчеты влияния тонких слоев из сильных пьезоэлектриков на обнаруженные обратные волны. На примере слоистых структур с подложкой из теллура и пленками ниобата лития и ниобата калия была показана возможность увеличения ширины частотного диапазона существования обратной акустической волны при увеличении толщины пленки. Также были рассчитаны зависимости температурных коэффициентов скорости и задержки указанных волн от нормированной толщины пластины. Обнаружено, что этот параметр на порядок выше для обратных волн, в отличие от прямых волн в пьезоэлектрических пластинах. Данный факт представляет интерес для разработки высокочувствительных температурных датчиков.

Зайнутдинова Д.А., Горбунова О.А., Теляшов Д.А. «Расчетно-экспериментальные исследования взаимодействия пульсирующих газовых потоков с дискретными механическими частицами» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 66-67 (2024)

Пульсациями потоков возможно интенсифицировать явления тепло- и массопереноса, например, для сушки, экстракции или химических реакций. Несмотря на это, промышленная реализация таких технологий все еще ограничена. В частности, это связано с недостаточным пониманием влияния основных факторов (амплитуды и частоты) на механизмы ускорения тепло- и массобмена и результирующую динамику частиц. Пульсация порождает колебания скорости, давления и температуры, интенсифицируя тепломассоперенос до пяти раз по сравнению со стационарным потоком газа. Исследователи отмечают усиление тепломассообмена с увеличением амплитуды пульсаций, тем самым называя ее наиболее влияющим фактором, и уменьшением размера частиц. Разработана математическая модель взаимодействия пульсирующего газового потока с дискретными механическими частицами, адекватность ее проверена экспериментально на лабораторном стенде.

Турчин П.П., Турчин В.И., Бурков С.И., Чулкова М.Ю., Одинцов М.Б. «Температурные зависимости скоростей акустических волн в монокристаллах YAL₃(BO₃)₄» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 67 (2024)

Эхо-импульсным ультразвуковым методом исследованы температурные зависимости соростей объемных акустических волн в монокристаллах иттриевого алюмобората YAl₃(BO₃)₄ немагнитного представителя семейства тригональных редкоземельных оксиборатов RMe₃(BO₃)₄ (где R=Y, La-Lu; M=Fe, Al, Cr, Ga, Sc). Для отдельных акустических мод получены положительные значения температурных коэффициентов скорости.

Максимов Г.А., Савицкий О.А. «Исследование характеристик чувствительности цилиндрического пьезопреобразователя с учетом акустического оформления» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 67 (2024)

Рассмотрена модель работы пьезоэлектрического приемника звукового давления. Представлены результаты исследований влияния геометрических и механических параметров конструктива цилиндрического пьезопреобразователя на частотные характеристики чувствительности для различных вариантов примененных активных материалов, включая пьезополимеры и пьезокомпозиты. Показано определяющее влияние механических свойств материала подложки активного элемента на чувствительность пьезопреобразователя.

Буланов А.В. «Влияние ультразвука на лазерный пробой и оптическую эмиссию в жидкости» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 67-68 (2024)

Оптический пробой в жидкости, генерируемый сфокусированным лазерным импульсом, всегда сопровождается оптической эмиссией и генерацией интенсивного импульса звука из зоны пробоя. Особенности пробоя лазерным излучением в толще жидкости имеет важное значение для оптической спектроскопии элементов в жидкости. В жидкостях обычно применяется пробой на поверхности жидкостей, при этом в качестве помехи для спектроскопии растворенных элементов выступают линии атмосферных газов. Работа посвящена исследованию акустической и оптической эмиссии, сопровождающих оптический пробой в жидкости, генерируемых сфокусированным лазерным излучением в жидкости. Выявлено усиление интенсивности высвечиваемых спектральных линий химических элементов при лазерном пробое в присутствии ультразвука. Установлена связь между порогами оптического пробоя и порогами ультразвуковой кавитации в реальной жидкости, которая связана с присутствием в жидкости докритических наноразмерных зародышей.

Рочев А.М., Микушев В.М., Чарная Е.В., Нефёдов Д.Ю., Заговорич А.Д. «Эффективность спин-фононной связи в условиях насыщения сигнала ЯМР» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 68 (2024)

Эффективность взаимодействия тепловых фононов с ядерными спинами определяет скорость спин-решеточной релаксации ядер. Представлены результаты по снижению эффективности спин-фононной связи через подавление вклада парамагнитных центров в релаксацию квадрупольных ядер. Для достижения подавления использовалось стационарное магнитное поле на ларморовской частоте. Показано, что в области отрицательной средней спиновой температуры скорость спин-решеточной релаксации для ядер ²³Na в кристалле фторида натрия при магнитном насыщении сигнала ЯМР не меняется. Существенное замедление релаксации спинов ²³Na зафиксировано в области положительной средней спиновой температуры, при этом восстановление ядерной намагниченности со временем после возмущения описывается суммой двух экспонент. Выявлено неполное подавление релаксации с участием индуцированных облучением центров окраски. Полученные результаты могут быть использованы для исследования в реальных кристаллах парамагнитных центров малых концентраций с применением стандартных методик промышленных спектрометров ядерного магнитного резонанса.

Арабаджи В.В. «Волновая тяга локальных излучателей» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 37 (2024)

Применительно к малогабаритным (локальным) излучателям с диаграммой направленности типа кардиоиды для звуковых волн, электромагнитных волн и поверхностных гравитационных волн в жидкости рассматривается эффект волновой тяги. Малогабаритность излучателей не принципиальна, но позволяет пренебречь рассеянием их полей друг на друге для упрощения аналитического рассмотрения задачи. Показано, что в направлении максимальной асимметрии (относительно центра диаграммы направленности плотности потока мощности излучения) возникает постоянная во времени сила, противоположная направлению максимума излучения. Элементами односторонне излучающих систем являются пульсирующие сферы (монополи) в акустике, элементы тока для электромагнитных волн, а также и поплавки для гравитационных волн в жидкости, где экспериментально установлены зависимости силы волновой тяги и скорости реактивного течения от частоты и фазы и амплитуды возбуждения вертикальных колебаний поплавков при горизонтальной фиксации системы поплавков. Получена также и оценка скорости поступательного движения системы поплавков как целого под действием радиационной силы (или силы реакции горизонтального течения на поверхности, порожденного вертикальными колебаниями поплавков), когда нет фиксации по горизонтали. Если одностороннее безопорное излучение (на ненулевой частоте) представляет эффект первого порядка, то одностороннее безопорное постоянное давление (или волновая тяга на нулевой частоте) представляет квадратичный эффект по амплитуде волны.

Диденкулов И.Н., Мальцев В.В., Прончатов-Рубцов Н.В. «Распростаранение звука в свободной струе» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 37 (2024)

Струи жидкости часто используются в различных технических системах. В последние годы развивается предложенная Лейтоном технология очистки загрязненных поверхностей с использованием озвученной струи с пузырьками. В настоящей работе приводятся результаты экспериментов по распространению звука в свободной струе жидкости, вытекающей из сосуда. Описываются также теоретические и экспериментальные результаты по распространению звука в коническом волноводе с мягкими стенками – модели струи.

Ефимов Д.Ю. «Дифракция цилиндрических звуковых волн упругим цилиндром конечной длины с неоднородным покрытием» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 38 (2024)

В настоящее время известно большое количество работ, посвященных дифракции звука на бесконечных идеальных и упругих цилиндрах. Очевидно, что рассеиватель, имеющий форму конечного кругового цилиндра, представляет значительный интерес как самостоятельный объект, так и в качестве эталонного тела. Дифракционные задачи для конечных цилиндрических тел изучены в гораздо меньшей степени. Изучение звукоотражающих свойств цилиндрических тел представляет как самостоятельный интерес, так и служит необходимой ступенью для создания покрытий с программируемыми звукоотражающими характеристиками объектов. Обеспечить требуемые звукоотражающие свойства тел можно с помощью непрерывно-неоднородных упругих покрытий, если подобрать соответствующие законы неоднородности для механических параметров покрытия. В настоящей работе получено аналитическое решение задачи дифракции цилиндрических звуковых волн, излучаемых бесконечно длинным линейным источником, на однородном изотропном упругом цилиндре конечной длины с покрытием в виде изотропной упругой оболочки с непрерывно изменяющимися по толщине физико-механическими характеристиками. Решение основано на использовании интегрального уравнения Гельмгольца–Кирхгофа, справедливого при распространении малых возмущений в рамках линеаризованной модели безвихревого течения идеальной сжимаемой жидкости. Волновые процессы в однородном упругом цилиндре и неоднородном упругом покрытии описываются уравнениями линейной теории упругости. Проведены численные расчеты частотных распределений амплитуды рассеянного акустического поля. Показано, что неоднородное покрытие позволяет эффективно изменять характеристики рассеяния цилиндрического тела.

Косарев О.И., Пузакина А.К. «О решении задачи дифракции звуковой волны на цилиндрической оболочке» Акустический журнал, 70, № 5S, с. 38 (2024)

Проведен анализ наиболее известных решений задачи дифракции звуковых волн на телах произвольной формы, в частности, на цилиндре [1–4]. В ряде работ, в том числе канонических, выявлены неточности в решениях задачи дифракции, имеющие принципиальное значение. В работе [2] неточность связана с определением полного поля на измерительной поверхности, охватывающей тело, и гашение рассеянного поля. В работе [3] – с определением гасящей силы, приложенной к поверхности тела. В работе [4] – с отсутствием падающего поля на поверхности цилиндра в формуле Кирхгофа. Литература: 1. Шендеров Е.Л. Волновые задачи гидроакустики. Л.: Судостроение. 1972. 348 с. 2. Малюжинец Г.Д. Нестационарные задачи дифракции для волнового уравнения с финитной правой частью // Труды акустического института. 1971. Вып. 15. С. 124-139. 3. Бобровницкий Ю.И. Новое решение задачи об акустически прозрачном теле // Акуст. журн. 2004. Т. 50. № 6. С. 751-755. 4. Ильменков С.Л., Клещев А.А., Клименков А.С., Легуша Ф.Ф., Майоров В.С., Чижов В.Ю., Чижов Г.В. Метод функций Грина в задаче дифракции звука на телах неаналитической формы // XXVII сессия РАО, СПб., 2014. С. 1-8.