Миронов М.А. «Точные решения уравнения поперечных колебаний стержня со специальным законом изменения поперечного сечения» с. 3-8

Рассмотрено распространение изгибных волн по стержню, толщина которого достаточно плавно уменьшается, обращаясь в нуль на конечном отрезке стержня. Скорость распространения волн при приближении к заостренному концу стремится к нулю, а время распространения до заостренного конца оказывается бесконечным. Как следствие, волна, распространяющаяся по стержню, не отражается от его конца. Количественно этот эффект рассматривался ранее в ВКБ-приближении. Оказалось, что при параболическом заострении стержня ВКБ-приближение является равномерной асимптотикой, справедливой (или несправедливой) в любом сечении стержня. При параболическом заострении уравнение изгибных колебаний стержня имеет точные аналитические решения в виде степенных функций. На основе этих решений предложено модифицированное ВКБ-приближение для решений уравнения стержней с непараболическим законом изменения толщины. Вычислен и проанализирован входной импеданс параболически заостренного стержня. Ключевые слова: стержень, вибрации, время распространения, черная дыра. DOI: 10.7868/S0320791916060125

Ткаченко Л.А., Фадеев С.А. «Генерация высших гармоник при резонансных колебаниях в трубе с открытым концом» с. 9-16

Представлена теория резонансных колебаний на удвоенной и утроенной частотах в трубе, открытой на одном конце. Граничное условие на открытом конце получено с учетом полигармоничности колебаний скорости на открытом конце и не содержит эмпирические параметры. Достигнуто хорошее качественное и количественное совпадение теоретических и экспериментальных результатов. Ключевые слова: резонансные колебания газа, открытая труба, скорость, давление, вторая и третья гармоники. DOI: 10.7868/S0320791916060174

Беляев И.В., Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Фараносов Г.А. «Исследование влияния угла отклонения закрылка на шум взаимодействия двухконтурной струи и стреловидного крыла в спутном потоке» с. 17-29

Проведено экспериментальное исследование шума взаимодействия струи и закрылка для маломасштабной модели стреловидного крыла перспективного самолета с установленным вблизи него двухконтурным соплом. Исследовано влияния угла отклонения закрылка на шум взаимодействия струи и крыла. Обнаружено, что угол отклонения закрылка оказывает значительное влияние на шум взаимодействия в широком диапазоне частот, так что интенсивность шума в каждой полосе частот экспоненциально нарастает при приближении кромки закрылка к границе сдвигового слоя (в логарифмическом масштабе это соответствует линейному масштабированию спектра в зависимости от угла отклонения закрылка). Экспоненциальное снижение шума при уменьшении угла отклонения закрылка находится в согласии с известными теоретическими моделями для упрощенной конфигурации, в основе которых лежит эффект взаимодействия ближнего поля волны неустойчивости с кромкой. Это соответствие не только показывает, что механизм усиления/снижения шума для реалистичной модели крыла может быть связан с аналогичными процессами, но и дает эффективный способ влияния на шум взаимодействия. Ключевые слова: шум взаимодействия струи и закрылка, снижение шума. DOI: 10.7868/S0320791916060022

Максимов А.О., Половинка Ю.А. «Пульсации газового включения вблизи межфазной поверхности» с. 30-37

Исследование заполняет пробел, существующий в изучении акустических проявлений газового включения, расположенного вблизи межфазной поверхности, и позволяет аналитически описать поведение пузырька на малом (сопоставимом с его размером) расстоянии от границы. Показано, что использование специфической (бисферической) системы координат, позволяет провести разделение переменных и приводит к модифицированному уравнению Рэлея. Получены явные зависимости собственной частоты и затухания от расстояния до границы и физических параметров контактирующих сред. Ключевые слова: пузырек, собственная частота, затухание, бисферические координаты. DOI: 10.7868/S0320791916060095

Чашечкин Ю.Д., Прохоров В.Е. «Акустика и гидродинамика удара капли о водную поверхность» с. 38-49

Экспериментально исследованы гидродинамические и акустические процессы, сопровождающие удар капли о водную поверхность. Акустические сигналы регистрировались под водой (гидрофоном) и на воздухе (микрофоном), картина течений – высокоскоростной видеокамерой, возмущение поверхности – лазерным детектором. При изменении высоты падения менялись безразмерные параметры течений, порождаемых ударом капли, – числа Рейнольдса, Фруда и Вебера – в диапазонах 5000<20000, 20

Акустический журнал, 63, 1, с. 38-49 (2017) | Рубрики: 05.03 06.12 07.15

Папкова Ю.И. «Звуковое поле в гидроакустическом волноводе с неровным жестким дном» с. 50-58

Построено аналитическое представление неосесимметричного звукового поля для модели гидроакустического волновода, дно которого является жестким и имеет осесимметричный рельеф. Предложен численно-аналитический метод нахождения потенциала скоростей, при котором неопределенные коэффициенты при нормальных модах определяются из соответствующей бесконечной системы линейных алгебраических уравнений. Проведено численное исследование звуковых полей при варьировании параметров задачи. Ключевые слова: трехмерное аналитическое решение, неоднородный гидроакустический волновод, бесконечная система линейных алгебраических уравнений, звуковое поле в морской среде. DOI: 10.7868/S0320791916060137

Петухов Ю.В., Бурдуковская В.Г., Бородина Е.Л. «Формирование слаборасходящегося каустического пучка в открытом ко дну подводном звуковом канале» с. 59-72

С использованием геометроакустического приближения и модовой теории применительно к простейшей модели открытого ко дну подводного звукового канала в виде билинейной зависимости квадрата показателя преломления от глубины исследованы закономерности, проявляющиеся при формировании и распространении каустических и слаборасходящихся пучков. Установлено, что при расположении центра излучающей тональный сигнал вертикальной антенны на определенной критической глубине формирующийся около горизонтально выходящего из ее центра опорного луча, преобладающий по интенсивности многомодовый каустический пучок является одновременно и самым слаборасходящимся пучком. Показано, что опорному лучу такого слаборасходящегося каустического пучка соответствует наиболее гладкий минимум у зависимости длины цикла лучей от их угла выхода из центра антенны и горизонт поворота на характерной для данного океанического волновода критической глубине. Ключевые слова: океанические волноводы, подводные каналы, вертикальные антенны, тональное излучение, каустические пучки, слаборасходящиеся пучки. DOI: 10.7868/S0320791916060149

Сергеев С.Н., Шуруп А.С., Годин О.А., Веденев А.И., Гончаров В.В., Муханов П.Ю., Заботин Н.А., Brown M.G. «Выделение акустических мод во Флоридском проливе методом шумовой интерферометрии» с. 73-83

Рассматривается выделение акустических мод в эксперименте, проведенном во Флоридском проливе. Особенностями подхода являются выделение мод по данным с одиночных гидрофонов, а не с вертикальных модовых антенн, и пассивная схема шумовой интерферометрии, где в качестве источника акустического сигнала используются шумы океана. В результате обработки удалось уверенно выделить первые четыре моды акустического поля. Полученные данные позволяют сделать вывод о возможности использования метода в целях мониторинга мелкого моря со сложными гидрологическими условиями. Ключевые слова: селекция мод, пассивная томография, мелкое море, взаимная функция корреляции шумового поля, мониторинг океана. Ключевые слова: селекция мод, пассивная томография, мелкое море, взаимная функция корреляции шумового поля, мониторинг океана. DOI: 10.7868/S0320791916060150

Чеботарева И.Я., Володин И.А., Дрягин В.В. «Акустические эффекты при деформировании структурно неоднородных сред» с. 84-93

Показано, что при трехосном нагружении керна сухого песчаника в волновом акустическом поле формируются генетически связанные диапазоны частот, существенно разнесенные по спектру, но имеющие сходную динамику. Это находит объяснение в рамках ранее предложенной авторами модели генерации низкочастотной ветви сейсмической эмиссии как результата амплитудной неустойчивости сейсмических огибающих высокочастотных акустических колебаний в структурно неоднородной среде. Ключевые слова: акустическая и сейсмическая эмиссия, структурно неоднородные среды, горные породы, модуляционная неустойчивость, S-энтропия Климонтовича. DOI: 10.7868/S0320791916060046

Румянцева О.Д., Шуруп А.С. «Уравнение для волновых процессов в неоднородных движущихся средах и функциональное решение задачи акустической томографии на его основе» с. 94-103

Рассматривается вывод волнового уравнения и уравнения Гельмгольца для решения томографической задачи восстановления комбинированных скалярно-векторных неоднородностей, описывающих возмущения скорости звука и поглощения, векторное поле течений, а также возмущения плотности среды. Анализируются ограничительные условия, при которых правомерны полученные уравнения. Приводятся результаты численного моделирования двумерного функционально-аналитического алгоритма Новикова–Агальцова для восстановления скорости течения на основе полученного уравнения Гельмгольца. Ключевые слова: неоднородная движущаяся среда, неоднородность скорости звука, неоднородность поглощения, неоднородность плотности, векторное поле течений, волновое уравнение, уравнение Гельмгольца. DOI: 10.7868/S0320791917010105

Казаков В.В., Санин А.Г. «Исследование характеристик двухэлементных ультразвуковых преобразователей в режиме излучения длинных импульсов» с. 104-113

Теоретически и экспериментально исследованы частотные и передаточные характеристики двухэлементных ультразвуковых преобразователей в режиме излучения длинных импульсов при условии подключения к одному из пьезоэлементов электрической управляющей цепи – индуктивности или резистора. Установлены особенности излучения в режиме управляемого демпфера или слоя в зависимости от номиналов управляющей цепи, а также условия повышения мощности излучения ультразвуковой волны. При соблюдении ряда условий показана возможность модуляции амплитуды излучаемой ультразвуковой волны путем периодической коммутации элементов управляющей цепи. Ключевые слова: двухэлементные ультразвуковые пьезопреобразователи, управление частотной характеристикой пьезопреобразователя, эквивалентная схема преобразователя, модуляция ультразвуковой волны. DOI: 10.7868/S0320791916060071

Копьев В.Ф., Пальчиковский В.В., Беляев И.В., Берсенев Ю.В., Макашов С.Ю., Храмцов И.В., Корин И.А., Сорокин Е.В., Кустов О.Ю. «Создание заглушенной установки для аэроакустических экспериментов и исследование ее акустических характеристик» с. 114-126

Представлены акустические характеристики новой заглушенной камеры Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), предназначенной в том числе для измерения шума аэродинамических источников. Звукопоглощающие клинья, которыми облицованы стены камеры, исследованы в интерферометре с нормальным падением волн, и полученные для них результаты сравниваются с характеристиками звукопоглощающих клиньев существующих заглушенных установок. Проведенные метрологические испытания акустических характеристик заглушенной камеры ПНИПУ демонстрируют, что в ней реализуются условия свободного поля и обеспечивается возможность проведения количественных акустических экспериментов. Ключевые слова: заглушенная камера, метрология, звукопоглощающие клинья, интерферометр, шум аэродинамических источников. DOI: 10.7868/S032079191701004X

Li Baolei, Li Tinghua, Wu Jun, Hui Ming, Yuan Gang, Zhu Yongsheng «An arbitrary-shaped acoustic cloak with merits beyond the internal and external cloaks» pp. 45-53

Based on transformation acoustics, an arbitrary-shaped acoustic cloak capable of functioning as an information exchange-enabling internal cloak and a movement-allowing external cloak is presented. The general expressions of material parameters for the acoustic cloaks with arbitrarily conformal or non-conformal boundaries are derived, and then the performances of developed cloaks are validated by full-wave simulations. Finally, the different characteristics of the linear and nonlinear transformations-based cloaks are compared and analyzed. The proposed cloak could lead to wider applications beyond that of normal cloaks, since it effectively compensates the insufficiencies of traditional internal and external cloaks. Besides, this work also provides a new method to design bifunctional device and suggests an alternative way to make a large object invisible.

Li J., Liu C.J., Zhang W.J. «Pressure potential and stability analysis in an acoustical noncontact transportation» pp. 125-131

Near field acoustic traveling wave is one of the most popular principles in noncontact manipulations and transportations. The stability behavior is a key factor in the industrial applications of acoustical noncontact transportation. We present here an in-depth analysis of the transportation stability of a planar object levitated in near field acoustic traveling waves. To more accurately describe the pressure distributions on the radiation surface, a 3D nonlinear traveling wave model is presented. A closed form solution is derived based on the pressure potential to quantitatively calculate the restoring forces and moments under small disturbances. The physical explanations of the effects of fluid inertia and the effects of non-uniform pressure distributions are provided in detail. It is found that a vibration rail with tapered cross section provides more stable transportation than a rail with rectangular cross section. The present study sheds light on the issue of quantitative evaluation of stability in acoustic traveling waves and proposes three main factors that influence the stability: (a) vibration shape, (b) pressure distribution and (c) restoring force/moment. It helps to provide a better understanding of the physics behind the near field acoustic transportation and provide useful design and optimization tools for industrial applications.