научный журнал по физике Акустический журнал ISSN: 0320-7919

КАСЬЯНОВ Д.А. — 2007 г.

Рассматривается перспективный вид скважинных акустических излучателей, предназначенных как для воздействия на геотехнологические процессы, так и для исследования околоскважинного пространства. Основное отличие рассматриваемых излучателей от существующих заключается в возможности фокусирования акустического поля в заданной области околоскважинного пространства. Изучены упругие поля, создаваемые фокусирующими скважинными излучателями в массиве. Исследованы предельные возможности скважинных фокусирующих систем. Показано, что существуют способы создания скважинных излучателей с переменным фокусным расстоянием, что создает реальные возможности управления распределением упругих полей в околоскважинном пространстве. Данное качество может оказаться весьма существенным при создании технологий воздействия акустическими полями на продуктивные коллекторы геотехнологических скважин.

КУЗЬКИН В.М., ПЕРЕСЁЛКОВ С.А. — 2007 г.

Представлены результаты теоретического рассмотрения эффективности фокусировки обращенной волны и возможности сканирования фокальным пятном на больших дистанциях в мелком море в присутствии анизотропного поля фоновых внутренних волн. Управление локализованными полями осуществляется путем изменения частоты излучения без изменения распределения обращенного поля на апертуре антенны. Проанализирован эффект периодичности повторения областей фокусировок. Численные расчеты проведены для продольной и поперечной ориентаций акустической трассы относительно направления распространения внутренних волн. Обсуждено влияние возмущения на устойчивость и эффективность фокусировки. Выполнен сравнительный анализ полученных данных с аналогичными результатами для малых расстояний.

САДЧИКОВ В.И., СОКОЛЬСКИЙ А.А. — 2007 г.

Представлены варианты замкнутых волновых уравнений для возмущений скорости во вращающейся сжимаемой среде (жидкости, газе). В уравнениях учтено влияние как неидеальности уравнения состояния среды, так и характера ее невозмущенного состояния. Для идеального газа при изотермическом фоновом состоянии найдены точные аналитические решения этих уравнений, описывающие обобщенные радиальные моды колебаний. Сделан вывод о существовании сдвига резонансных частот этих мод, вызванного вращением среды. Рассчитана величина сдвига как функция скорости вращения газа и радиуса цилиндра.

АЛЕКСЕЕВ С.Г., КОТЕЛЯНСКИЙ И.М., МАНСФЕЛЬД Г.Д., ПОЛЗИКОВА Н.И. — 2007 г.

Методом акустической резонансной спектроскопии экспериментально исследована частотная зависимость затухания акустических волн в составном пьезоэлектрическом СВЧ резонаторе. Помимо затухания из-за потерь в решетке, дифракционных потерь и потерь, связанных с рассеянием на шероховатостях отражающих граней обнаружена периодическая по частоте добавка к затуханию. Природа этой добавки объяснена отсутствием захвата энергии колебаний в резонаторе в ряде частотных интервалов.

ЗВЕРЕВ В.А., СТРОМКОВ А.А., ХИЛЬКО А.И. — 2007 г.

Приведены результаты опыта по сложению выделенных мод акустического сигнала в мелком море (Баренцево море, трасса длиной 17 км, глубина моря 120 м). В опыте использовался точечный излучатель широкополосного импульсного сигнала длительностью 5 с с линейной частотной модуляцией в диапазоне 100–300 Гц. Селекция мод в натурном опыте осуществлялась с помощью антенной решетки (32 гидрофона, 96 м), развитой вдоль вертикали [1]. Показано, что сигналы мод, выделяемых в конце трассы, возникают только на части трассы. Моды суммировались когерентно двумя различными способами и некогерентно. Оценена помехоустойчивость полученных результатов сложения мод.

БОРОДИНА И.А., ЗАЙЦЕВ Б.Д., КУЗНЕЦОВА И.Е., ТЕПЛЫХ А.А. — 2007 г.

Теоретически исследован эффект взаимодействия (или “гибридизации”) различных типов акустических волн нулевого и высших порядков в пьезоэлектрических пластинах ниобата лития. При этом рассматривались различные кристаллографические ориентации пластины и направления распространения волн. Было показано, что для электрически свободной пластины для направления распространения вдоль любой кристаллографической оси наблюдаются точки пересечения дисперсионных зависимостей, и гибридизация отсутствует. Однако при малом изменении направления распространения волны или при электрическом закорачивании одной поверхности дисперсионные зависимости расталкиваются и волны становятся связанными. Введен количественный коэффициент степени гибридизации волн, включающий как механическую, так и электрическую связь. Показано, что зависимость этого коэффициента от произведения толщины пластины и частоты волн определяет степень расталкивания дисперсионных кривых взаимодействующих волн. Рассмотренный эффект представляет интерес не только с фундаментальной точки зрения, но и для различных практических приложений, например, для эффективного возбуждения непьезоактивных акустических волн в пьезоэлектрических пластинах.

ВАДОВ Р.А. — 2007 г.

Более полувека прошло после открытия подводного звукового канала. За это время в различных регионах Мирового океана Акустическим институтом было поставлено несколько десятков опытов по дальнему распространению взрывных сигналов. Проводились исследования частотной зависимости затухания звука в морской среде, исследования особенностей формирования структуры звукового поля в подводном канале. При совместном анализе полученных экспериментальных данных выявлены существенные региональные различия во временной структуре поля. При проведении исследований экспериментаторам пришлось столкнуться с рядом явлений, потребовавшим их объяснения и дополнительной теоретической проработки. К таким явлениям следует отнести повышенное затухание низкочастотного звука в морской среде, спектроанализирующие свойства Черноморского подводного звукового канала, возникновение реверберационного предвестника – “предреверберации”, отличие от 90° фазового (не зависящего от частоты) сдвига между сигналами классической четверки, различающимися количеством касаний каустики, расщепление отдельных сигналов четверок – превращение этих четверок (при удалении от взрывного источника) в группы практически не разделяющихся сигналов. Приводятся наиболее интересные результаты проведенных исследований.

КАРПУК М.М., КУЗАВКО Ю.А., ШАВРОВ В.Г. — 2007 г.

Рассмотрено отражение и преломление акустического пучка на границе жидкость–магнитоакустический материал (МАМ), находящийся в области ориентационного фазового перехода (ОФП) по магнитному полю. Для границы вода–гематит численно продемонстрирована реальная возможность полевого управления углами преломления и амплитудами преобразования типов волн. Исследовано продольное смещение и расщепление акустического пучка на границе сред в зависимости от внешнего магнитного поля.

ГОРДИЕНКО В.А., КРАСНОПИСЦЕВ Н.В., НАСЕДКИН А.В., НЕКРАСОВ В.Н. — 2007 г.

Рассматриваются особенности формирования потока акустической мощности векторным приемником сигнала на фоне шума океана, обсуждаются информативные параметры зарегистрированных сигналов, которые определяют заданную статистически обеспеченную регистрацию слабых сигналов на фоне шумов океана. Используя уравнение гидролокации и установленные ранее фундаментальные связи между уровнями сигналов, регистрируемых приемником давления и векторным приемником для поля сигнала и поля шумов, обсуждаются полученные значения предельно возможных оценочных значений выигрыша в дальности обнаружения источника сигнала при регистрации потока акустической мощности в зависимости от величины анизотропии поля шумов в данном районе.

ГУРБАТОВ С.Н., ДЕМИН И.Ю., ЧЕРЕПЕННИКОВ ВАЛ. В., ЭНФЛО Б.О. — 2007 г.

В работе исследовано распространение интенсивных шумовых акустических волн в задачах с неплоской геометрией. Показано, что спектр таких волн на больших расстояниях от источника, когда нелинейные эффекты становятся пренебрежимо малыми, будет иметь универсальную автомодельную форму. При этом амплитуда спектра определяется единственной константой D = D(, R0) (крутизной спектра в нуле), зависящей от двух безразмерных параметров: обратного акустического числа Рейнольдса и безразмерного радиуса R0. Показано, что на плоскости безразмерных параметров (, R0) существуют четыре области, в каждой из которых зависимость Dот безразмерных параметров универсальна. С помощью численного моделирования найдены численные коэффициенты перед этими константами.

ЛАПИН А.Д. — 2007 г.

Рассчитаны нормальный и тангенциальный импедансы границы твердого тела, обеспечивающие полное поглощение падающей на нее плоской гармонической продольной (сдвиговой) волны. Показано, что необходимые значения этих импедансов можно создать сеткой близко расположенных друг от друга механических резонаторов, присоединенных к границе и реагирующих на ее нормальное и тангенциальное смещения.

БАРДЫШЕВ В.И. — 2007 г.

Выполнены измерения частотных спектров в лагуне кораллового атолла, с внешней стороны рифа и на мелководных банках тропической зоны Индийского в общем диапазоне частот 0.003–9 кГц с использованием автономных гидроакустических буев и малого катера. Во всех районах наблюдались непрерывные шумы донной фауны, наиболее интенсивные на частотах 1–1.5 кГц и 7–8 кГц. В лагуне атолла и вблизи рифа они значительно превосходили по уровню обычные динамические шумы океана. Их уровни достигали максимальных значений в первую половину ночи.

КУЗНЕЦОВ Г.Н., СТЕПАНОВ А.Н. — 2007 г.

Рассматривается возможность замены объемного пространственно развитого низкочастотного источника звука, формирующего в дальней зоне трехмерное направленное поле, эквивалентным мультипольным источником. В развитие идей Л.М. Бреховских, получившего решения для монополя, приведены точные и упрощенные модели поля источника в виде суперпозиции мультиполей различных порядков в интегральном, модовом и лучевом приближениях применительно к неограниченному пространству, однородному и плоскослоистому волноводам. Представлены результаты расчетов и делается вывод об уменьшении вклада вертикальных дипольных и квадрупольных компонент в интерференционную структуру амплитуды поля в волноводе при увеличении расстояния от источника. Отмечается устойчивость фазовой структуры, независимо от типа сложного мультипольного источника.

СОБОЛЕВ А.Ф. — 2007 г.

На основе известных приближенных теорий и последних экспериментальных данных разработана полуэмпирическая теория однослойных сотовых звукопоглощающих конструкций (ЗПК) резонансного типа. Получены приближенные формулы для расчета эффективного нормального импеданса, учитывающие геометрические параметры ЗПК, высокие уровни звукового давления, наличие сносящего потока, а также нелинейное взаимодействие звука на разных частотах в пределах заданного третьоктавного спектра воздействующего шума. Проведено сопоставление численных расчетов по приближенным формулам с результатами экспериментов, а также с экспериментальными и теоретическими результатами других работ. Получено хорошее согласие с экспериментальными данными.

ВОРОНОВИЧ А.Г. — 2007 г.

В работе дается обзор приближения касательной плоскости (ПКП) Л.М. Бреховских. Подчеркивается преимущество ПКП по сравнению с методами, основанными на анализе интегральных уравнений для поверхностных источников. Приводится общая формула для амплитуды рассеяния скалярных плоских волн при произвольном граничном условии. Показывается, как прямое обобщение ПКП приводит к приближениям, включающим правильное описание брэгговского рассеяния и позволяющим избежать использования двухмасштабной модели.

КОЛОСИ Д.А., МОРОЗОВ А.К. — 2007 г.

Рассматривается рассеяние узконаправленного слабо расходящегося звукового пучка на случайных неоднородностях флуктуирующего океана в приближении метода связанных акустических мод. Случайный коэффициент рефракции звука определяется в виде разложения по модам внутренних волн с энергетическим спектром Гаррета–Манка, и задача решается с помощью стохастических дифференциальных уравнений для статистических моментов первого и второго порядка. Уравнения определяются в соответствии с методом кумулянтных разложений. Существование узконаправленных слабо расходящихся пучков звуковых лучей при дальнем распространении звука было одним из последних отрытий Л.М. Бреховских, которому он придавал большое значение. Концентрация звука в виде узких пучков вдали от оси подводного звукового канала была замечена экспериментально и получила объяснение в работах Бреховских и его учеников Гончарова, Куртепова, Петухова. В работе рассчитывается интенсивность рассеянного поля звукового пучка для различных частот и глубин источника. Получены аналитические выражения для коэффициентов дифференциального уравнения. Анализируется обмен энергией между акустическими модами в процессе дальнего распространения слабо расходящегося звукового пучка. Проводится сравнительный анализ расчетов, сделанных предлагаемым методом и традиционно используемым методом Монте-Карло в приближении параболического уравнения.

КУЗЬКИН В.М., ПЕРЕСЕЛКОВ С.А. — 2007 г.

В рамках численного эксперимента проанализированы возможности фокусировки обращенного волнового поля для восстановления частотного спектра вертикальных смещений слоев жидкости, основанного на регистрации частотных смещений максимума звукового поля в фокальном пятне. Управление фокусировкой поля реализуется изменением частоты излучения при неизменном распределении на апертуре антенны обращенного поля, сформированного в невозмущенном волноводе. Проведен сравнительный анализ полученных данных с аналогичными результатами в отсутствии фокусировки.

КАНЕВ Н.Г. — 2007 г.

Приводятся результаты экспериментального исследования присоединенной массы монополя и диполя в узкой трубе. Показано, что при перемещении монополя из свободного пространства в узкую трубу его присоединенная масса уменьшается, а присоединенная масса диполя увеличивается. При этом в трубе значение присоединенной массы обоих типов излучателей зависит от положения относительно стенок трубы. Если излучатель расположен на оси трубы, то его присоединенная масса имеет минимальное значение, а при приближении излучателя к стенке присоединенная масса увеличивается. Полученная зависимость качественно объясняется на простом примере.

КОМИССАРОВА Н.Н. — 2007 г.

Предлагается метод расчета донной реверберации в прибрежной зоне, позволяющий учесть трехмерный рельеф дна, который влияет на пространственную анизотропию приходящего реверберационного сигнала. В основу метода положен лучевой подход в сочетании с использованием лучевого инварианта. Приведены примеры расчетов уровня моностатической донной реверберации для одного из прибрежных районов со сложной топографией дна, включающей береговую черту и подводную возвышенность.

КУДАШЕВ Е.Б. — 2007 г.

Развиваются методы экспериментальной пространственной фильтрации пульсаций давления под турбулентным пограничным слоем на обтекаемой поверхности с целью получения информации о частотно-волновом спектре. Исследована пространственная фильтрация компонент поля давлений с помощью волновых фильтров. Выполнен анализ метода волновой фильтрации турбулентных пульсаций акустической решеткой – периодической структурой с конечным числом элементарных датчиков. Установлена связь между волновой характеристикой акустической решетки и волновым спектром амплитудного распределения локальной чувствительности преобразователя. Выполнены количественные оценки чувствительности акустической решетки к волновому спектру турбулентных давления, необходимые для измерения турбулентных пульсаций давления с помощью волновых фильтров.