Маков Ю.Н. «Локализованные волновые структуры, определяемые точными решениями уравнения Хохлова–Заболотской» с. 291-297

Дана краткая характеристика физически содержательных точных решений нелинейных уравнений в частных производных, описывающих конкретные физические объекты, процессы и т.п. Представлены новые точные и имеющие физический смысл решения уравнения Хохлова–Заболотской (в т.ч. стационарного относительно направления распространения волновой структуры варианта уравнения), соответствующие описанию локализованных волновых структур либо только с пространственной локализацией (пучки в режиме самолокализованного распространения), либо с пространственно-временной локализацией (структуры импульсного типа, иногда именуемые волновыми (акустическими) пулями). Найденные решения и описываемые ими локализованные структуры не являются для нелинейной акустики очевидными или предсказуемыми из “физических соображений” (как, например, для самолокализованного распространения пучков в нелинейной оптике), поскольку при ее бездисперсионности отсутствуют явные условия баланса “нужных” эффектов.

Руденко О.В. «Возбуждение колебаний и волн в квадратично-нелинейных системах с селективным подавлением второй гармоники» с. 298-304

Изучены процессы возбуждения колебаний и волн в системах с квадратичной нелинейностью при наличии селективного поглощения на частоте второй гармоники. Рассмотрен ряд примеров: возбуждение волн источниками, движущимися со скоростью, близкой к скорости собственных возмущений в среде; возбуждение волн в плоском слое (одномерном резонаторе) за счет колебаний одной из стенок; вынужденные колебания двух связанных осцилляторов. Показано, что с увеличением коэффициента поглощения второй гармоники амплитуда колебаний на основной частоте возрастает. Такая же закономерность проявляется для недиспергирующих нелинейных волн, в которых происходит формирование ударных фронтов и “растекание” энергии по высшим гармоникам. Подавление второй гармоники “запирает” каскадный процесс передачи энергии вверх по спектру и “выключает” нелинейное поглощение. Ряд описанных систем уже создан и изучен в экспериментах. Селективно поглощающие среды для высокочастотных волн можно рассматривать как метаматериалы и синтезировать их на основе соответствующих технологий.

Руденко О.В., Шварцбург А.Б. «О нелинейных и линейных волновых явлениях в узких трубках» с. 305-310

Рассмотрены явления, возникающие при распространении волн в узких трубках. Для нелинейных волн, описываемых обобщенным уравнением типа Вебстера, получено упрощенное нелинейное уравнение. Оно учитывает низкочастотную геометрическую дисперсию, которая приводит к несимметричному искажению профиля периодической волны, качественно похожему на искажение нелинейной волны в дифрагирующем пучке. Исследован режим туннелирования волны через сужение трубки специального вида. Обсуждены возможные приложения явления и его связь с задачами квантовой механики, обусловленная аналогией базовых уравнений типа Клейна–Гордона и Шредингера. Указано на важность изучения туннелирования нелинейных волн и широкополосных сигналов.

Халлер К.С.Е., Хедберг К.М., Руденко О.В. «Медленная динамика упругости и диэлектрической проницаемости структурно неоднородных сред, индуцированная интенсивной акустической волной» с. 311-316

Экспериментально обнаружена взаимосвязь между изменениями упругости и диэлектрической проницаемости структурно неоднородных конденсированных сред при воздействии на них интенсивного ультразвука. Для объяснения результатов измерений разработана феноменологическая теория, обобщающая подход Дебая для полярных жидкостей. Замена акустических измерений на диэлектрические в ряде случаев не только упрощает процедуру, но и открывает новые возможности для дистанционной оценки механических свойств материалов и природных сред.

Гималтдинов И.К., Кочанова Е.Ю. «Распространение детонационных волн в пузырьковых жидкостях в каналах с внезапным расширением» с. 317-324

Исследуется распространение детонационных волн в канале с внезапным расширением, заполненном пузырьковой жидкостью. Анализируются возможные сценарии динамики детонационных волн после их перехода в расширяющуюся часть канала. Установлено влияние объемного содержания горючего газа и геометрических параметров канала на распространение и срыв детонационной волны.

Сорокин Б.П., Новоселов А.С., Квашнин Г.М., Лупарев Н.В., Асафьев Н.О., Шипилов А.Б., Аксёненков В.В. «Разработка и исследование композитных акустических резонаторов со структурой «Al/(Al,Sc)N/Mo/алмаз» с высокой добротностью на СВЧ» с. 325-331

Впервые продемонстрирована возможность применения нитрида алюминия–скандия в качестве эффективного пьезоэлектрического материала в композитных акустических резонаторах на подложках из синтетического алмаза. Композитные резонаторы на основе пьезоэлектрической слоистой структуры «Al/(Al,Sc)N/Mo/алмаз» с тремя концентрациями Sc были исследованы в диапазоне частот 0–20 ГГц. Показано, что такие резонаторы могут возбуждаться в широком диапазоне частот от 0.2 до 20 ГГц, при этом не уступая существенно по значениям добротности аналогичным устройствам с использованием чистого нитрида алюминия. Параметр качества Q_f≈3×10¹⁴ Гц в образце резонатора на основе структуры «Al/Al_0.7Sc_0.3N/Mo/(100) алмаз» сопоставим с аналогичным рекордным значением для композитных резонаторов на алмазных подложках и тонкопленочных пьезоэлектрических преобразователей из AlN. Максимальные значения квадрата эффективного коэффициента электромеханической связи композитных ОАВ-резонаторов увеличились почти на порядок при переходе от пленки AlN к ASN.

Волков М.В., Григорьев В.А., Луньков А.А., Петников В.Г. «О возможности применения вертикальных приемных антенн для звукоподводной связи на арктическом шельфе» с. 332-342

В рамках численного моделирования проанализированы возможности использования вертикальных приемных антенн, перегораживающих весь волновод, для звукоподводной связи на мелководном арктическом шельфе. Для передачи данных выбрана двоичная фазовая манипуляция с несущей частотой 750 Гц. Показано, что применение алгоритма селекции акустических сигналов, отвечающих первой волноводной моде, или алгоритма, основанного на обращении волнового фронта, позволяет избавиться от межсимвольной интерференции. При пространственной обработке сигнала и глубине волновода 30 м безошибочная передача информации оказывается возможной при отношении сигнал/шум на ≈15 дБ меньшем, чем в случае использования одиночного приемника. Продемонстрировано, что указанные преимущества применения вертикальных антенн имеют место в разных ситуациях на арктическом шельфе: при акустически мягком или акустически жестком дне, в присутствии поверхностного волнения или при наличии ледового покрова.

Рутенко А.Н., Манульчев Д.С., Козицкий С.Б. «Исследование распространения акустических сигналов из моря на сушу» с. 343-352

Экспериментально и теоретически исследуются особенности распространения на сушу низкочастотных тональных и импульсных акустических сигналов, генерируемых в море. Показана точность определения характеристик сигналов и, в частности, потерь при распространении с помощью относительно простых измерительных средств (гидрофон, помещенный в небольшую емкость с водой). Продемонстрированы результаты расчетных оценок параметров звуковых полей на морском берегу, формируемых источником, работающим в водном слое. Вычисления выполнены с помощью расчетной программы, основанной на использовании параболического уравнения в горизонтальной плоскости и вертикальных волноводных мод.

Копьев В.Ф., Храмцов И.В., Пальчиковский В.В. «Исследование частоты пика в шуме турбулентного вихревого кольца» с. 353-361

Проведено экспериментальное исследование аэроакустических характеристик вихревых колец разных размеров на основе многомикрофонных методов. В ходе эксперимента фиксировалось акустическое излучение единичного запуска вихревого кольца и перемещение вихря вдоль траектории. Для использования автомодельной теории движения вихря на всей траектории проводилось численное моделирование формирования вихревого кольца на начальном участке при запуске колец из сопел разных размеров, учитывающее экспериментально определенный закон движения поршня для каждого запуска. Расчетным способом получены геометрические размеры вихрей, которые используются в автомодельной теории. Таким образом были найдены требуемые параметры вихревых колец на всей траектории, что позволило сравнить характерную частоту излучения шума свободно летящих турбулентных вихревых колец разных размеров с теоретическим значением.

Беляев И.В., Зайцев М.Ю., Копьев В.Ф., Панкратов И.В. «Экспериментальное исследование способов снижения шума реалистичных геометрий шасси» с. 362-371

Проведено экспериментальное исследование способов снижения шума для реалистичных маломасштабных (1:10) моделей шасси самолета, основанных на идее полезной интерференции источников турбулентного следа и наведенных ими отраженных источников, реализуемой с помощью изменения геометрической формы стоек/подпорок, а также на идее непосредственного снижения интенсивности источников в турбулентном следе, реализуемой с помощью обтекателя на колесной тележке шасси. Показана взаимная дополняемость рассматриваемых в работе способов в различных диапазонах частот. Исследуется также влияние угла рысканья на эффективность этих способов снижения шума. Проанализирована их применимость к крупномасштабным моделям.

Жаринов А.Н., Карабутов А.А., Миронова Е.А., Пичков С.Н., Саватеева Е.В., Симонова В.А., Шишулин Д.Н., Черепецкая Е.Б. «Лазерно-ультразвуковое исследование остаточных напряжений в трубах из аустенитной стали» с. 372-381

Статья посвящена исследованию методом акустоупругости остаточных напряжений и связанных с ними структурных изменений в тонкостенных трубах из аустенитной стали. Пробный ультразвуковой пучок формируется за счет термоупругого эффекта при поглощении лазерного импульса в оптико-акустическом преобразователе. Использовалось нормальное и наклонное (с углом, близким к критическому) падение УЗ-пучка на контролируемый объект. Построены карты распределения вариаций скорости УЗ по поверхности объекта и распределения неоднородностей структуры металла в его объеме. Даны оценки остаточных напряжений в образце при его нестационарном термическом нагружении. Показано соответствие распределения остаточных напряжений, неоднородностей структуры металла и распределения нагружающих термических источников. В работе обсуждается возможность оценки остаточного ресурса и определения зон зарождения макротрещин.

Курашкин К.В. «Исследование акустоупругого эффекта в анизотропном пластически деформированном материале» с. 382-388

Обсуждается зависимость двулучепреломления поперечных упругих волн от приложенного механического напряжения и предварительной пластической деформации материала. Описывается методика прецизионных акустических эхо-импульсных измерений и программной обработки получаемой временной развертки сигналов от пьезоэлектрического преобразователя, позволяющая определять время распространения упругих волн с точностью не менее 0.5 нс. Исследуются зависимости параметра собственной акустической анизотропии и коэффициента акустоупругости от пластической деформации в образце из углеродистой стали. После пластического деформирования образца на 12% среднее значение коэффициента акустоупругости изменяется на 30%, среднее значение параметра собственной акустической анизотропии – на 60%. Между значениями параметра собственной акустической анизотропии и коэффициента акустоупругости наблюдается корреляционная связь. В рамках теории распространения упругих волн в твердом теле полученные экспериментальные данные объясняются проявлением акустоупругого эффекта и влиянием структурного состояния на эффективные упругие свойства. Приводится количественная оценка влияния пластической деформации на точность определения напряжения. Ошибка определения напряжения при пластической деформации 1% составляет около 40 МПа, т.е. 13% от предела текучести для данного материала в исходном состоянии.

Гончаров В.В. «Памяти Бориса Федоровича Курьянова (18 июня 1932 г.–30 января 2019 г.)» с. 389-390

30 января 2019 года скончался Борис Федорович Курьянов, доктор физико-математических наук, крупный специалист в области гидроакустики. В 1954 г. Борис Федорович окончил физический ф-т МГУ им. М.В. Ломоносова, с 1955 по 1970 гг. работал в Акустическом ин-те АН СССР, с 1970 по 1975 гг. – в Сахалинском комплексном НИИ ДВНЦ АН СССР, с 1975 по 2018 гг. – в Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Б.Ф. Курьянов был членом Российского Акустического общ-ва и Акустического общ-ва Америки, членом редакционного совета "Акустического журнала".

Шамаев В.Г., Горшков А.Б. «О новых информационных ресурсах и книгах по акустике и смежным дисциплинам, изданных в 2015–2017 гг. Обзор. Часть 2» с. 391-406

Обсуждается проблема создания информационных продуктов по русскоязычным источникам, которые максимально полно отображают тематическую область, реализуют возможность поиска и по предоставляемым возможностям соответствуют требованиям специалистов. Приводится список книг, изданных в 2015–2017 гг., который был получен с помощью разработанной информационно-поисковой системы “Акустика. Русскоязычные источники”.

Шамаев В.Г., Горшков А.Б. «О новых информационных ресурсах и материалах конференций по акустике и смежным дисциплинам, вышедших с 2007 года по 2018 гг. Обзор» с. 407-432

Приводится информация о материалах конференций по акустике, прошедших в течение 12 предыдущих лет (2007–2018 гг.).

Dai Yuxiang, Yan Shouguo, Zhang Bixing «Acoustic Field Excited by Single Force with Arbitrary Direction in Semi-Infinite Elastic Space» pp. 235-245

In this paper, the acoustic field excited by a single force with arbitrary direction in a semi-infinite elastic space is studied and its mathematical expressions are obtained. It shows that there are many complex behaviors when the elastic wave reaches the free boundary. The numerical simulation shows that there are several kinds of waves in the semi-infinite elastic space: direct P wave, direct SV wave, SP wave propagating along the free surface which can generate Head wave and Rayleigh wave. The forming mechanism of the SP wave and Rayleigh wave is specially studied. The waveforms at the observation point on the free surface of the semi-infinite space contain only direct P wave and direct SV wave when the SV wave incident angle is within the critical reflection angle. However, if the incident angle from the source to the observation point is exceeding to the critical reflection angle, not only direct P and direct SV wave but also the SP wave and Rayleigh wave are all be generated. It is focused on the relationships of the direction of single force to the excitation intensity of each wave. The relationship of each wave packet to the single force and observation direction is obtained and analyzed.

Gimaltdinov I.K., Kochanova E.Y. «Propagation of Detonation Waves in Bubbly Liquids in Suddenly Widening Channels» pp. 246-252

The propagation of detonation waves in a channel filled with a bubbly liquid that suddenly widens is investigated. Possible scenarios for the dynamics of detonation waves after their transition to the widening part of the channel are analyzed. The influence of the volume content of a combustible gas and the geometric parameters of the channel on the propagation and breakdown of the detonation wave has been established.

Laidoudi F., Boubenider F., Mebarki M., Medjili F., Bettine F. «Numerical Investigation of Quasi-Lamb Modes in cTilted ZnO/SiC Composite Membrane for High Performance Pressure Micro-Sensor» pp. 253-262

Using the finite element method, we have studied the Lamb modes characteristics propagation in c tilted ZnO/SiC thin film composite membrane. Phase velocity dispersion curves, electromechanical coupling factors and the mass loading effect on the fundamental quasi Lamb modes are theoretically investigated for different rotating angle (0, theta, 90), theta being the angle of rotation, and for different h_ZnO/lambda values. To develop high performance pressure micro-sensor based on thin film piezoelectric ZnO on amorphous SiC (range 0.1 to 100 Pa) the anti-symmetric fundamental qA0 mode phase shift is studied for pressure sensing.

Li Suobin, Dou Yihua, Chen Tianning, Wan Zhiguo, Ju Luyan, Zhang Fan, Cui Xiao Xiao «Forming Low-Frequency Complete Vibration Bandgaps in a thin Nonmetallic Elastic Metamaterial Plate» pp. 322-333

Low-frequency vibration-bandgaps in elastic metamaterials open new possibilities to minimize low-frequency vibration and noise. Unfortunately, fabricating a complete vibration bandgap for low frequencies still represents a challenging engineering task. In this paper, a new type of a low-frequency complete vibration bandgap in a thin non-metal elastic metamaterial plate is introduced and investigated numerically. The proposed elastic metamaterial plate consists of decoupling-resonators, which are deposited on a 2D, locally resonant phononic-crystal plate, made of an array of rubber fillers, which are embedded in a nonmetallic plate. The dispersion relationship, the power-transmission spectrum, and the displacement fields for the eigenmode are calculated using the finite element method. It is shown that coupling between the local resonance mode of the decoupling-resonators and the Lamb-wave mode of the epoxy plate, consistent with the modal superposition principle, is responsible for the formation of vibration bandgaps. Moreover, the equivalent spring-mass system for the coupling-resonators can be decoupled by introducing a rubber filler. In addition, both longitudinal and the transverse elastic wave bandgaps can be tuned to the same low-frequency range. As a result, a novel kind of low-frequency complete vibration bandgap, which can damp a low-frequency elastic wave, is produced. Furthermore, the effects of the decoupling-resonators on the vibration bandgap are investigated. It is now possible that an elastic metamaterial plate can be dampen with complete low-frequency vibration bandgaps, which can potentially be used for commercial noise and vibration reduction.