Акустический журнал, 2006, 52, выпуск 6

   

Аверьянов М.В., Хохлова В.А., Сапожников О.А., Блан-Бенон Ф., Кливленд Р.О. «Параболическое уравнение для описания распространения нелинейных акустических волн в неоднородных движущихся средах» c. 725-735

Получено параболическое уравнение, описывающее распространение нелинейных акустических волн в движущихся средах. Учитываются эффекты дифракции, нелинейности, поглощения; неоднородностей скалярного (плотность среды и скорость звука) и векторного (течения) типов. Обобщен численный алгоритм, развитый ранее для уравнения ХЗК. Двумерная версия алгоритма использована для моделирования нелинейных периодических волн в средах со случайными неоднородностями. Присутствие скалярных неоднородностей при наличии течения вдоль направления распространения волны, ведет к образованию сложной структуры поля с множественными каустиками. Учет поперечных компонент случайных векторных неоднородностей вносит лишь малые поправки в распределение акустического поля. Тем не менее, при наличии постоянного поперечного течения происходит существенное смещение поля без изменения его структуры. Влияние нелинейности проявляется двояким образом: в фокальных областях в профиле волны образуется ударный фронт, а профили вне каустик не имеют разрывов, но содержат высшие гармоники. Показано, что интенсивность волны, усредненная по сечению пучка в случайной среде, уменьшается аналогично интенсивности в плоской волне. Таким образом, поперечное перераспределение энергии оказывает в среднем незначительное влияние на нелинейное поглощение.

Акустический журнал, 52, 6, c. 725-735 (2006) | Рубрика: 05.02

 

Антонов С.Н., Шемет В.В., Купец Ю.С. «Шнуровидная коагуляция частиц из водно-гетерогенных систем в поле акустического резонатора» c. 736-741

Изучается коагуляция частиц из водно-гетерогенных систем в поле ультразвукового конфокального резонатора. Обнаружено, что на частотах нескольких мегагерц при подводимой к резонатору мощности звука около 1 Вт вблизи оси резонатора формируются устойчивые во времени длинные шнуры, состоящие из материала гетерогенной системы. Шнуры образованы тонкими дисками коагулированного материала с расстояниями между ними, строго равными половине длины волны звука. Определены особенности подобной коагуляции в зависимости от природы взвеси – металлические и диэлектрические частицы, коллоидные растворы, масляные эмульсии. Установлено, что коагуляция в стоячей акустической волне происходит значительно быстрее, чем в естественных условиях (под действием гравитации). Обсуждается возможность использования данного эффекта для очистки жидкости от примесей и выделение частиц особо малого размера без применения фильтрующих носителей.

Акустический журнал, 52, 6, c. 736-741 (2006) | Рубрика: 06.02

 

Бобровницкий Ю.И. «Импедансная теория поглощения звука: наилучший поглотитель и черное тело» c. 742-752

На основе предложенной автором импедансной теории рассеяния (Акуст. журн. 2006. Т. 52. № 4) исследованы экстремальные свойства мощности поглощения и рассеяния звука произвольными упругими телами в произвольной акустической среде. Впервые получены условия импедансного типа на поверхности наилучшего поглотителя, идеального рассеивателя и так называемого тела Макдональда. Изучены их поглощающие и рассеивающие свойства в сравнении с черным телом Кирхгофа. Приведены иллюстративные примеры.

Акустический журнал, 52, 6, c. 742-752 (2006) | Рубрики: 04.07 04.11

 

Бородина Е.Л., Салин Б.М. «Исследование характеристик реверберационного сигнала на вертикальной антенне при тональной засветке мелководной акватории» c. 753-759

Проведены исследования спектрально-угловых характеристик реверберационного сигнала, принимаемого вертикальными антеннами на стационарных трассах при тональной подсветке акватории. Выбор рассматриваемого диапазона частот F ∼ 200–300 Гц обусловлен, с одной стороны, малыми потерями при распространении и наличием для данного поддиапазона мощных акустических преобразователей, с другой стороны – возможностью проведения исследований эффектов рассеяния звука на поверхностном волнении при сопоставимых длинах звуковой и поверхностной волн. Рассмотрены данные двух экспериментов, выполненных в условиях однородного по трассе волновода в акватории Баренцева моря с глубинами H ∼ 110–120 м и сильно неоднородного по трассе волновода в акватории Белого моря с перепадами глубин от 30 м до 250 м.

Акустический журнал, 52, 6, c. 753-759 (2006) | Рубрики: 07.02 07.19

 

Буров В.А., Евтухов С.Н., Ткачева А.М., Румянцева О.Д. «Акустическая томография нелинейного параметра с помощью малого числа преобразователей» c. 760-776

Предлагается волновой подход к решению задачи восстановления распределения акустического нелинейного параметра с помощью несложной приемоизлучающей системы, использующей широкополосную модуляцию первичных волн. Данный подход использует эффект "рассеяния звука на звуке", что позволяет применять сложную временную обработку сигналов вместо пространственной обработки и, как следствие, существенно сократить число приемных и излучающих преобразователей. Анализируются возможности практической реализации двумерной томографической схемы на основе когерентной корреляционной обработки широкополосных квазислучайных сигналов на комбинационных частотах. Приводятся результаты модельных численных экспериментов по восстановлению сложных пространственных распределений нелинейного параметра.

Акустический журнал, 52, 6, c. 760-776 (2006) | Рубрики: 05.08 12.06

 

Ватульян А.О., Углич П.С. «О колебаниях упругой полосы с неровной границей» c. 777-783

Рассматривается плоская задача о вынужденных установившихся колебаниях упругой полосы с неровной нижней границей с неровностью, локализованной на конечном отрезке. При помощи функций Грина для полосы задача сведена к системе интегральных уравнений по границе неровности, которая решена на основе метода граничных элементов. Сформулирована обратная задача об определении формы неровного участка границы по информации о поле перемещений на части верхней границы. На основе метода линеаризации обратная задача сведена к решению интегрального уравнения Фредгольма первого рода с гладким ядром, которое решается с помощью метода регуляризации Тихонова.

Акустический журнал, 52, 6, c. 777-783 (2006) | Рубрика: 04.15

 

Зверев В.А., Стромков А.А., Хилько А.И. «Выделение мод сигнала в мелком море с помощью вертикальной антенной решетки» c. 784-790

Приведены результаты опыта по выделению мод акустического сигнала в мелком море (Баренцево море) на трассе длиной 17 км и 8 км с помощью вертикальной цепочки из 32 гидрофонов длиной 93 м. В опыте использовался точечный излучатель, излучавший широкополосный импульсный сигнал с линейной частотной модуляцией в диапазоне 100–300 Гц. Селекция мод в натурном опыте осуществлялась на основе структуры нормальных волн волновода с полностью отражающим импедансным дном. Импеданс дна для разных мод определялся из опыта. Для 1 моды подходит мягкое дно, а для высших мод промежуточные значения между мягким и жестким дном. Определены амплитуды мод и их направленность. На основе величины дисперсии мод и сравнения модового состава на 8 и 17 км сделан вывод, что высшие моды образовались на пути от 8 до 17 км.

Акустический журнал, 52, 6, c. 784-790 (2006) | Рубрика: 07.02

 

Иванов В.П. «Анализ поля дифракции на цилиндре с перфорированным покрытием» c. 791-798

Исследованы прямая и обратная задачи дифракции плоской волны на круговом цилиндре, оснащенном перфорированным покрытием. Показано, что в прямой задаче поле дифракции на цилиндре с покрытием более интенсивно, чем поле на гладком цилиндре. В обратной задаче выбраны параметры среды резонаторов перфорированного покрытия, обеспечивающие заданный уровень гашения поля дифракции на цилиндре.

Акустический журнал, 52, 6, c. 791-798 (2006) | Рубрика: 04.03

 

Кожевников Е.Н., Кучеренко Я.В. «Об инерционном механизме образования доменов в гомеотропном нематическом жидком кристалле при воздействии периодического сдвига» c. 799-804

Исследуется образование доменной структуры в гомеотропном слое нематического жидкого кристалла при воздействии на него периодического течения Куэтта. Анализ эффекта проводится на основе уравнений гидродинамики НЖК. Сопоставление результатов расчета с данными эксперимента доказывает ответственность инерционных эффектов за образование доменов на высоких частотах. Показано, что инерционный механизм приводит к скейлинговой зависимости пороговой амплитуды сдвига от частоты ω и толщины слоя h в виде uth ~ (ωh2)–1.

Акустический журнал, 52, 6, c. 799-804 (2006) | Рубрика: 06.02

 

Кононенко В.С. «Электрический импеданс и амплитудно-частотная характеристика одномерного ультразвукового жидкостного резонатора с плоскими пьезопластинами» c. 805-810

Для получения электрического импеданса резонатора использовался метод импедансов. Амплитудно-частотная характеристика одномерного ультразвукового жидкостного резонатора определялась с помощью решения волновых уравнений и уравнений пьезоэффекта при соответствующих граничных условиях. Анализ амплитудно-частотной характеристики одномерного ультразвукового жидкостного резонатора показал, что полученное простое аналитическое выражение хорошо согласуется с экспериментальными результатами. Было обнаружено теоретически и подтверждено экспериментально наличие аномального изменения электрического тока в излучающей пьезопластине при изменении частоты возбуждения около высокодобротных резонансных пиков. Это приводит к ошибкам при измерении коэффициента поглощения, а также к многократному уширению резонансных пиков при измерениях вблизи резонансных частот пьезопластин.

Акустический журнал, 52, 6, c. 805-810 (2006) | Рубрика: 06.14

 

Лу Л.-Ю., Жанг Б.-К. «Нахождение слоя с малой скоростью сдвиговых волн рэлеевской волной с помощью генетического алгоритма» c. 811-824

Профиль скорости сдвиговых волн может быть рассчитан по данным о скорости рэлеевских волн, полученных с помощью измеренных дисперсионных кривых. Однако на практике дисперсионные кривые всегда соответствуют разным модовым ветвям и имеют разрывный характер из-за перескока мод, в особенности, при наличии слоя с малой скоростью. При определении модового состава, основанном на таких дисперсионных кривых с перескоком, моды могут быть определены неправильно. Модовый анализ показывает, что перескок мод вызывается зависимостью распределения поверхностных смещений от частоты для каждой моды. Это указывает на то, что при наличии слоя с малой скоростью необходимо учитывать распределение поверхностных смещений для каждой моды. На основе дисперсионных кривых (включая разрывные) для основных мод и мод более высокого порядка с помощью генетического алгоритма (ГА) проведено восстановление профилей скорости сдвиговых волн. Помимо дисперсионных характеристик, учитывались также распределения поверхностных смещений при наличии слоя с малой скоростью, что позволило избежать неправильной идентификации мод.

Акустический журнал, 52, 6, c. 811-824 (2006) | Рубрика: 06.13

 

Назаров В.Е., Радостин А.В. «Эволюция акустических волн в микронеоднородных средах с квадратичной упругой нелинейностью и релаксацией» c. 825-832

В рамках реологической модели и соответствующего ей уравнения состояния микронеоднородной среды, содержащей вязкоупругие дефекты с квадратичной упругой нелинейностью, получено нелинейное волновое уравнение для "релаксатора" скорости. Приведены качественный анализ и численные решения этого уравнения для стационарной волны типа симметричного скачка и эволюции первоначально гармонических волн.

Акустический журнал, 52, 6, c. 825-832 (2006) | Рубрика: 05.14

 

Руденко О.В., Сарвазян А.П. «Волновая биомеханика скелетной мышцы» c. 833-846

Обобщены результаты акустических измерений в мышечной ткани. Показано, что диагностика патологий и функционального состояния мышечной системы возможна с использованием сдвиговых волн. Скорость этих волн в мышцах много меньше скорости звука, поэтому для них формируется более высокая симметрия. При наличии выделенного направления (вдоль мышечных волокон) она характеризуется лишь двумя модулями упругости вместо пяти, как в обычных средах с той же анизотропией. Приведена ковариантная запись соответствующего волнового уравнения. Показано, что диссипативными свойствами скелетных мышц можно управлять, напрягая их изометрически. Импульсные нагрузки (удары) и вибрации демпфируются по-разному, в зависимости от их частотного спектра. Характерные частоты порядка десятков и сотен Герц поглощаются тормозящими миозиновыми мостиками, за счет активной реакции напряженной мышцы. На более высоких килогерцовых частотах вязкость ткани увеличивается при напряжении мышцы в десятки раз за счет увеличения трения при относительном движении нитевидных структур в окружающей их жидкости; натяжение нитей изменяет условия их гидродинамического обтекания. Наконец, на более высоких частотах поглощение связано с реологическими свойствами биомолекул, в частности, с их конформационной динамикой в волновом поле. Предложены модели для описания управляемых диссипативных механизмов. Найдены соответствующие решения, в том числе с учетом нелинейных эффектов.

Акустический журнал, 52, 6, c. 833-846 (2006) | Рубрики: 06.02 13.02

 

Тютекин В.В. «Распространение изгибных волн вдоль симметричной канавки в упругой пластине» c. 847-853

Рассматриваются нормальные волны изгибного типа, распространяющиеся по симметричной канавке, проделанной в бесконечной упругой пластине. Получены характеристические уравнения для волновых чисел этих волн в отдельности для симметричной и асимметричной форм колебаний. Определены критические частоты и собственные функции задачи. Приведены результаты численных расчетов волновых чисел, критических частот и форм колебаний.

Акустический журнал, 52, 6, c. 847-853 (2006) | Рубрика: 04.15

 

Рыбак С.А., Солнцева В.С. «Влияние сжимаемости среды на неустойчивость гравитационных волн на сдвиговом течении» c. 854-858

Проанализирована неустойчивость сдвигового течения в двумерной модели. Специально рассмотрен линейный профиль течения. В продолжение исследований [3, 4] показано в более строгой постановке, что наличие точки перегиба не необходимо, если учесть сцепление потенциальной и вихревой компонент поля – нелинейный эффект. Наличие сжимаемости необходимо для реализации механизма неустойчивости. Обсужден еще ряд эффектов, сопровождающих неустойчивость. В частности, показано, что наличие точки поворота ∂ω/∂k=∞,типичное для неустойчивости на сдвиговом течении, вовсе не означает обращение групповой скорости пакета в бесконечность.

Акустический журнал, 52, 6, c. 854-858 (2006) | Рубрика: 05.15

 

«Андрей Викторович Гапонов-Грехов (к 80-летию со дня рождения)» c. 859-861

Акустический журнал, 52, 6, c. 859-861 (2006) | Рубрика: 03

 

Токмакова С.П. «О работе в 2005 году семинара Научной школы С.А. Рыбака "Акустика неоднородных сред"» c. 862-864

Акустический журнал, 52, 6, c. 862-864 (2006) | Рубрика: 01