Руденко О.В., Хедберг К.М. «Волновой резонанс в диссипативной среде с модульной, квадратичной или квадратично-кубичной нелинейностью» с. 3-13

Изучено явление “волнового резонанса”, возникающее при возбуждении бегущих волн в диссипативных средах, обладающих модульной, квадратичной или квадратично-кубической нелинейностью. Математической моделью этого явления является неоднородное (или “вынужденное”) уравнение типа Бюргерса. Указанные нелинейности представляют интерес, поскольку соответствующие им уравнения допускают точную линеаризацию и описывают реальные физические объекты. Наличие “сопровождающих источников” (движущихся вместе с волной) в правой части неоднородных уравнений обеспечивает приток энергии в волну, которая после этого распределяется по волновому профилю, перетекает к формирующимся ударным фронтам, а затем диссипирует из-за линейных и нелинейных механизмов потерь. Во введении описывается явление волнового резонанса в идеальной и диссипативной средах, не обладающих нелинейными свойствами, и приводятся физические примеры. Затем даются точные аналитические выражения для нелинейных установившихся профилей. Изучены нестационарные процессы генерации волн, пространственное “биение” амплитуд для различных соотношений скорости движения источников и скорости собственной волны в среде. Построены резонансные кривые, содержащие нелинейный сдвиг абсолютных максимумов в “сверхзвуковую” область. Обсуждаются особенности резонанса для каждой из трех типов нелинейности.

Руденко О.В., Цюрюпа С., Сарвазян А. «Напряжение скелетных мышц как способ защиты костей и суставов от ударных нагрузок» с. 14-25

Ранее мы предположили, что диссипация механической энергии внешнего воздействия является фундаментальной функцией скелетной мышцы в дополнение к ее первичной функции – преобразованию химической энергии в механическую. В данной статье представлено математическое обоснование этой гипотезы. Вначале рассматривается простая механическая модель, в которой мышца считается простой гуковской пружиной. Этот анализ служит введением к рассмотрению биомеханической модели с учетом молекулярного механизма сокращения мышц, кинетики миозиновых мостиков, динамики саркомеров и натяжения мышечных волокон. Показано, что мышца ведет себя как нелинейная и адаптивная пружина, уменьшающая силу удара и увеличивающая длительность соударения. Получены временные профили реакции мышц на удар в зависимости от степени сокращения мышц, длительности фронта удара и постоянных времени закрытия миозиновых мостиков. Поглощение энергии механического удара достигается за счет повышенной вязкоупругости напряженной скелетной мышцы. Управление уровнем напряжения позволяет оптимизировать жесткость и вязкость мышц, необходимые для защиты суставов и костей от травм.

Захаров Д.Д. «Параметрический анализ комплексных дисперсионных кривых изгибных волн Лэмба для слоистых пластин в низкочастотном диапазоне» с. 395-410

Итерационно-асимптотическим методом исследуются дисперсионные кривые при динамическом изгибе изотропно-слоистых пластин. На основании предельного вида дисперсионного уравнения в явном виде выводятся асимптотики корней в статике при больших значениях модулей корней. Анализируется роль упругих и геометрических параметров слоев. Показано существование критических значений геометрических параметров, где происходит смена типа асимптотики. Оценивается погрешность асимптотик и предлагается итерационный метод расчета точных значений корней в статике. Выводится низкочастотная длинноволновая асимптотика комплексных дисперсионных кривых, точность которой тем выше, чем ниже частота и больше значение номера кривой, так, что всякая комплексная дисперсионная кривая имеет протяженный пологий участок малой кривизны. Сами дисперсионные кривые также рассчитываются с помощью отдельной итерационной процедуры. Анализируется фундаментальная изгибная мода, ее чисто мнимый аналог и появление дополнительных чисто мнимых мод. Приводятся примеры расчета статических корней и дисперсионных кривых для докритических и закритических значений параметров пластины и оценивается эффективность алгоритма.

Грэй А.Л., Руденко О.В. «Интенсивная волна в дефектных средах, содержащих одновременно квадратичную и модульную нелинейности: ударные волны, гармоники и неразрушающий контроль» с. 411-416

Предложено объяснение наблюдавшейся неклассической степенной зависимости амплитуды волны второй гармоники от амплитуды гармонической волны накачки как явлению, связанному с наличием двух типов нелинейности в структурно неоднородной среде. Указан подход к решению обратной задачи определения параметров нелинейности и показателя степени в указанной зависимости. Для описания эффектов сильно выраженной нелинейности предложены уравнения с двойной нелинейностью, обобщающие уравнения Хопфа и Бюргерса. Указана возможность их точной линеаризации. Рассчитаны профили, спектральный состав и средняя интенсивность волн в таких “дважды нелинейных” средах. Найдена форма ударного фронта и оценена его ширина. Рассчитана убыль энергии волны, зависящая от обоих параметров нелинейности – квадратичной и модульной.

Землянухин А.И., Бочкарев А.В. «Осесимметричные нелинейные модулированные волны в цилиндрической оболочке» с. 417-423

Выведено квазигиперболическое уравнение, моделирующее осесимметричное распространение изгибных волн в цилиндрической оболочке, взаимодействующей с нелинейно-упругой средой. С использованием корректной асимптотической процедуры исследование волнового процесса сведено к анализу нелинейного уравнения Шредингера. Установлено, что для развития модуляционной неустойчивости необходима “мягкая” нелинейность окружающей оболочку среды. Выявлены режимы, допускающие распространение устойчивых светлых солитонов огибающих.

Коробов А.И., Ширгина Н.В., Кокшайский А.И., Прохоров В.М. «Влияние статической реверсивной нагрузки на механические и упругие свойства поликристаллического сплава алюминия АMГ6» с. 424-431

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния процессов нагрузки–разгрузки на механические, линейные и нелинейные упругие свойства деформационно упрочняемого поликристаллического сплава алюминия АМг6. В образцах сплава АМг6 измерена нагрузочная кривая механическое напряжение–деформация при многоцикловых процессах нагрузки–разгрузки вплоть до разрушения образца. Измерена микротвердость образца до и после его разрушения. Обнаружено что процесс нагрузки–разгрузки привел к деформационному упрочнению сплава АМг6. Ультразвуковым методом исследовано влияние деформационного упрочнения сплава АМг6 на его линейные и нелинейные упругие свойства. Исследование нелинейных упругих свойств на различных участках нагрузочной кривой проводились методом Терстона–Браггера и спектральным методом по эффективности генерации второй акустической гармоники. Проводится обсуждение результатов экспериментальных исследований.

Антонов С.Н. «Акустооптический дефлектор с высокой дифракционной эффективностью и широким угловым диапазоном сканирования» с. 432-436

Исследован новый тип акустооптического дефлектора с широким угловым диапазоном сканирования при высокой дифракционной эффективности. Прибор основан на использовании дополнительного дефлектора, осуществляющего подстройку угла падения входного луча для выполнения условия брэгговского синхронизма во всем диапазоне сканирования основного дефлектора. Измерены характеристики анизотропного двухкристального дефлектора на кристаллах парателлурита. Экспериментально установлено, что при коэффициенте дифракции не менее 90% частотная полоса работы прибора составляет 32 МГц, что определяет угол сканирования светового луча 50 мрад.

Бычков О.П., Фараносов Г.А. «Экспериментальное исследование и теоретическое моделирование шума взаимодействия струи и крыла самолета» с. 437-453

Использование в гражданской авиации двигателей высокой степени двухконтурности привело к появлению дополнительного источника шума, связанного с шумом взаимодействия реактивной струи и крыла самолета. В работе предложена теоретическая модель для предсказания характеристик шума взаимодействия на основе параметров ближнего поля изолированной струи. Необходимые характеристики ближнего поля получены экспериментально в заглушенной камере АК-2 ЦАГИ с использованием системы азимутальных микрофонных решеток. Также измерен шум в дальнем поле как для изолированной струи, так и для струи с близкорасположенной пластиной, имитирующей крыло. Результаты сравнения направленностей и спектров шума взаимодействия, полученные с помощью предложенной модели и измеренные в эксперименте, находятся в хорошем соответствии.

Зверев В.А. «Два феномена в опытах по локации на просвет» с. 454-467

В результате новой обработки полученных ранее экспериментальных данных выявлены два феномена, позволившие получить необходимые и достаточные условия для выделения сигнала, лоцируемого на просвет, с наибольшей эффективностью. Объект локации должен пересекать один из лучей, соединяющих излучатель и приемник, не касающийся водной поверхности. Это служит основой первого феномена, состоящего в значительном (более 100 раз) сжатии выделяемого сигнала. Второй феномен состоит в том, что шумовой фон, окружающий выделяемый сигнал, оказался особым видом помехи, формируемой неровным рельефом дна. Эта помеха не создает ложных тревог и физически аналогична спекл-шуму в оптике. Показано, что аддитивные шумы формируются преимущественно сигналами, рассеянными взволнованной поверхностью озера, и при выделении полезного сигнала подавляются слабо, но могут быть устранены путем придания направленности источнику подсвечивающего сигнала. Все другие шумы полностью подавляются.

Петухов Ю.В., Бурдуковская В.Г. «Пространственная расходимость многомодовых акустических пучков, формируемых вертикальной антенной в рефракционном океаническом волноводе» с. 468-474

Рассмотрены закономерности, проявляющиеся при формировании пространственного распределения интенсивности акустического поля, возбуждаемого вертикальной антенной в глубоководном океаническом волноводе с открытым к поверхности подводным звуковым каналом и акустически прозрачным дном. Основное внимание уделяется изучению зависимости пространственной расходимости многомодовых пучков от угла компенсации антенны, излучающей тональный сигнал. Установлено, что, если размер апертуры антенны значительно превышает оптимальный, то при определенном угле компенсации, заметно отличающемся от нулевого значения, формируется многомодовый пучок с самой минимальной дифракционной расходимостью даже в отсутствие точек перегиба и гладких экстремумов зависимости длины цикла лучей от их лучевого параметра.

Петухов Ю.В., Бородина Е.Л., Бурдуковская В.Г. «Особенности инварианта пространственно-частотной интерференционной структуры акустических полей в океанических волноводах» с. 475-487

Рассмотрены закономерности, которые могут проявляться в поведении инварианта пространственно-частотной интерференционной структуры акустического поля в однородных и неоднородных по трассе океанических волноводах. С использованием ВКБ- и адиабатического приближений получено аналитическое выражение для инварианта, которое при выполнении определенных условий сводится к известному классическому выражению, не зависящему от номеров мод и их четности, а также от частоты излучения. Установлено, что приближенное классическое выражение для инварианта корректно описывает наклон интерференционных линий только в тех диапазонах изменения угла скольжения мод, где зависимость длины цикла соответствующих им бриллюэновских волн от лучевого параметра является достаточно гладкой и монотонной. Исследовано формирование пространственно-частотной интерференционной структуры акустического поля, распространяющегося из мелководного изоскоростного волновода в относительно глубоководный волновод с приповерхностным звуковым каналом.

Абдрашитов А.А., Марфин Е.А., Чачков Д.В., Чефанов В.М. «Влияние формы сопла на амплитуду генерации в скважинном акустическом излучателе» с. 488-498

Выполнено экспериментальное исследование генерации колебаний давления в модели скважинного акустического излучателя с соплами различной формы. Изучено влияние плавного входного участка сопла на амплитуду генерации, оптимальную длину струи и диаметр выходного отверстия. Рассмотрена картина формирования в сопле, между стенкой канала и периферией струи, области обратных токов, сообщающейся с камерой резонатора. Отмечено существенное увеличение амплитуды генерации при изготовлении плавного соплового входа и формировании в канале сопла равномерного профиля скорости.

Копьев В.Ф., Храмцов И.В., Зайцев М.Ю., Черенкова Е.С., Кустов О.Ю., Пальчиковский В.В. «Параметрическое исследование шума вихревых колец различного диаметра» с. 499-507

Разработана методика исследования аэроакустических параметров вихревых колец разного диаметра в заглушенной камере. Исследованы траектории движения вихревых колец, создаваемых поршневым генератором с сопловыми насадками разных диаметров выходного сечения. Проведен спектральный анализ шума вихревых колец при их различном удалении от сопловых насадков для различных диаметров. Впервые получены зависимости основной частоты излучения от времени движения кольца в безразмерном виде. Приведенные данные о шуме турбулентных вихревых колец позволяют сделать вывод об одинаковом механизме излучения звука кольцами разных диаметров и скоростей.

Храмцов И.В., Кустов О.Ю., Федотов Е.С., Синер А.А. «Численное моделирование механизмов гашения звука в ячейке звукопоглощающей конструкции» с. 508-514

Численное моделирование акустических процессов в интерферометре при высоких уровнях акустического давления представляет собой один из способов исследования процессов снижения шума образцами звукопоглощающих конструкций (ЗПК). В ходе исследований использовался образец ЗПК, представляющий собой одиночный резонатор Гельмгольца круглой формы. Исследования проводились при уровнях звукового давления 110, 130, 140 и 150 дБ. За основу были взяты результаты, полученные на интерферометре с нормальным падением волн. При расчетах использовались системы линеаризованных и полных уравнений Навье–Стокса. Результаты, полученные с помощью линеаризованных уравнений Навье–Стокса, позволяют достаточно точно определить акустические характеристики образца на линейных режимах работы. Использование полной системы уравнений Навье–Стокса с учетом сжимаемости позволило получить хорошее качественное и количественное совпадение с экспериментом при высоких уровнях акустического давления.

Li H.X., Tao C.H., Goloshubin G., Liu C., Shi S.H., Huang G.N., Zhang H., Zhang J., Zhang X.F. «A Modified Biot/Squirt Model of Sound Propagation in Water-Saturated Sedment» pp. 453-458

A modified Biot/Squirt flow model was developed. The difference between MBISQ and BISQ models is the expression for the porosity differential. Numerical analysis shows that the acoustic dispersion predicted by MBISQ is much higher than by BISQ. Investigations of the effects of permeability, viscosity, and squirt flow length on velocity and attenuation indicate that the behavior of MBISQ agrees with that of the BISQ model. The result of sediment acoustic inversion based on MBISQ was more reasonable than the result of BISQ model.