научный журнал по физике Акустический журнал ISSN: 0320-7919

НАУГОЛЬНЫХ К.А. — 2014 г.

Излучение звука вихревым диполем уменьшает энергию диполя и меняет распределение вихревой скорости. Происходит относительное смещение компонент диполя. Ранее такой процесс акустической неустойчивости вихря рассматривался применительно к случаю слабого акустического излучения, описываемого волновым уравнением. Особенности акустической неустойчивости при излучении сильно нелинейного звука вихрем рассматриваются в настоящей работе.

РУДЕНКО О.В. — 2014 г.

Изложена универсальная схема конструирования нелинейных интегро-дифференциальных моделей для описания интенсивных волн в средах со сложной внутренней динамикой релаксационного типа. Приведены примеры таких сред. Описаны различные формы ядер. Указаны случаи, в которых модели могут быть упрощены путем их сведения к дифференциальным или дифференциально-разностным уравнениям с частными производными. Получены интегральные соотношения для количества движения и энергии, переносимых волной. Найдены точные решения. Использован метод отображений для получения приближенных решений и анализа решений в виде разностных соотношений.

ТКАЧЕНКО Л.А. — 2014 г.

Исследованы нелинейные колебания газа в трубе с открытым концом, возбуждаемые поршнем, который приводится в движение кривошипно-шатунным механизмом. Получено нелинейное граничное условие на открытом конце с учетом колебаний на частоте субгармонического резонанса. Рассчитаны первое и второе приближения к колебаниям на фундаментальной частоте и на частоте вдвое ее меньше. Выполнено сравнение теоретических расчетов с экспериментальными данными.

МАНЕНКОВ С.А. — 2014 г.

Предложен новый вариант модифицированного метода дискретных источников для решения скалярной задачи дифракции на импедансном теле вращения. Разработанный подход позволяет строить эффективные алгоритмы решения данной задачи для тел вращения различной формы, в том числе для рассеивателей, имеющих изломы границы. Приведены численные результаты для тел с различной геометрией и продемонстрирована высокая точность полученных результатов.

БЫЧКОВ О.П., ФАРАНОСОВ Г.А. — 2014 г.

Предложена качественная модель механизма усиления шума струи, истекающей из сопла, расположенного вблизи крыла. Сформулирована двумерная модельная задача о дифракции плоской акустической волны на кромке сопла, расположенной вблизи полуплоскости, моделирующей кромку крыла. Показано, что дифракция на кромке крыла волн неустойчивости Кельвина–Гельмгольца, развивающихся от кромки сопла, может приводить к существенному усилению излучаемой в дальнее поле акустической энергии.

АНТОНЕЦ В.А., КАЗАКОВ В.В. — 2014 г.

Предлагаемая работа направлена на обоснование неинвазивного метода оценки характеристик акустических полей слышимого диапазона, возникающих в утробе матери при действии ее голоса, внешних звуков и вибраций. Актуальность проблемы обусловлена тем, что в последнее время активно развиваются методы доставки в утробу внешних звуков – музыки, голосов сторонних людей, записей голоса матери и др., осуществляемые с целью психологической и когнитивной поддержки развития ребенка еще на внутриутробной стадии. При этом параметры звуковых сигналов не измеряют и не нормируют, что может быть опасным для плода, а также затрудняет реальную оценку их влияния на развитие ребенка. Авторами показано, что в диапазоне частот ниже 1 кГц звуковое давление в утробе может быть измерено неинвазивно с помощью устройства, представляющего собой гидрофон, размещенный в мягкой оболочке, заполненной водоподобной жидкостью. Установлено, что в диапазоне частот до 1 кГц звуковое поле в утробе, возникающее вследствие действия внешнего звукового поля, близко к нему по амплитудно-частотным параметрам, то есть внешнее поле практически беспрепятственно проникает в утробу.

РАЕВСКИЙ М.А., ХИЛЬКО А.И. — 2014 г.

Проведено теоретическое исследование горизонтальной анизотропии динамических шумов океана. Предполагается, что анизотропное распределение поля океанических шумов возникает вследствие эффекта его рассеяния на ветровом волнении. Рассмотрена степень анизотропии шумов в зависимости от вида углового спектра ветровых волн.

БАЖЕНОВА Л.А., СЕМЁНОВ А.Г. — 2014 г.

Работа посвящена уточнению природы возникновения источника вихревого звука и выработке обоснованных оценок характеристик области его возникновения в следе за цилиндрическим профилем в зависимости от скорости набегающего потока и диаметра профиля. На основе экспериментальных измерений среднеквадратических значений пульсаций давления на поверхности и в следе за профилем, а также законов гидродинамики двумерных течений жидкости, оценено положение места зарождения вихревой дорожки в следе и размер области, где вихревая дорожка еще не регулярна. В этой области с изменением расстояния от профиля, в отличие от регулярной дорожки, изменяются геометрические параметры дорожки и амплитуда пульсаций давления. Установлено, что в диапазоне чисел Рейнольдса (4.7 ? 103 1.5 ? 104) при увеличении скорости потока максимум пульсаций давления в следе приближается к поверхности профиля. При этом возрастает интенсивность пульсаций давления на профиле и интенсивность вихревого звука. На основе связи положения и размера источника с шириной вихревой дорожки, а также с учетом затухания циркуляции вихрей в дорожке с удалением от профиля, теоретически показано, что расстояние источника от поверхности профиля не должно превышать двух калибров. Показано, что внесение препятствия в след в области его нерегулярности ведет к уменьшению пульсаций давления на профиле и интенсивности излучаемого звука. При непосредственном же контакте препятствия с зоной зарождения вихревой дорожки полностью прекращается излучение вихревого звука. Теоретические оценки удовлетворительно согласуются с результатами измерений.

КИРПИЧНИКОВА Н.Я., ПОПОВ М.М. — 2014 г.

Статья является продолжением работы авторов, посвященной осесимметрической задаче коротковолновой дифракции на вытянутых телах вращения. В ней кратко излагается подход, основанный на двухмасштабном асимптотическом разложении в методе параболического уравнения Леонтовича–Фока, и возникающие при этом проблемы. В случае сильно вытянутого тела (например, для эллипсоида вращения, большая полуось которого более чем в 30 раз превосходит малую) соответствующее параболическое уравнение и все последующие рекуррентные уравнения становятся сингулярными. В неосесимметрическом случае проблемы возникают в связи со специфическим поведением геодезических линий на поверхности рассеивателя.

КАПУСТИНА О.А., КОЖЕВНИКОВ Е.Н., ЧУМАКОВА С.П. — 2014 г.

Впервые разработана и апробирована модель, построенная в рамках неравновесной гидродинамики и постулирующая факт значимости процессов структурной релаксации нематического жидкого кристалла (НЖК) в волновых полях для образования надмолекулярных структур в виде системы линейных доменов в планарном слое мезофазы. Проведены наблюдения искажения макроструктуры слоя НЖК в поле продольных волн в области частот 0.9–18.9 МГц. Определены значения пространственного периода доменов на пороге эффекта и пороговых амплитуд колебательной скорости для слоев толщиной 10–300 мкм в волновых полях с различной степенью однородности для интервала температур существования мезофазы. Результаты моделирования сопоставлены с экспериментальными данными.

ЛЕОНОВ А.С., СОРОКИН В.Н. — 2014 г.

Изучается вопрос о точности приближенного решения обратной задачи определения формы голосового источника по речевому сигналу при известном отношении сигнал/шум (SNR). Показано, что в общем случае при нахождении источника как функции времени с помощью метода регуляризации А.Н. Тихонова точность получаемого приближения будет по порядку хуже, чем точность регистрации речевого сигнала. Напротив, при адекватной параметризации источника, оказывается, можно получить точность приближенного решения, сравнимую с точностью данных задачи. Соответствующий алгоритм предлагается в статье. На основе полученных линейных (по погрешностям данных) оценок точности приближенных параметрических решений можно выбирать лучшие по точности параметрические модели. Такое сравнение проведено для известных моделей голосового источника: модели [17] и LF-модели [18]. Показано преимущество последней. Так, для SNR = 40 дБ относительная точность получаемого с помощью предлагаемого алгоритма приближенного решения составляет около 1% для LF-модели и около 2% для модели [17] по сравнению с 7–8% в методе регуляризации. Обсуждается роль полученных оценок точности в задачах распознавания диктора.

ПИМШТЕЙН В.Г. — 2014 г.

С использованием теневого метода визуализации исследуется процесс излучения звука при воздействии на сверхзвуковые струи пилообразных звуковых волн конечной амплитуды.

КАНЕВ Н.Г., ЛИВШИЦ А.Я. — 2014 г.

Приводятся результаты измерений времени реверберации Большого зала Московской консерватории, проведенных с интервалом полгода в течение двух лет после завершения реконструкции. Показано, что изменения времени реверберации на низких и средних частотах являются малозаметными для субъективного восприятия, а на высоких частотах наблюдаются существенные колебания, связанные с сезонными изменениями климатических условий в зале.

ГЕРАСИМОВ В.В., МИРГОРОДСКИЙ В.И., ПЕШИН С.В. — 2014 г.

С помощью пьзопреобразователей продольных акустических колебаний обнаружены новые акустические сигналы, генерируемые головой человека, которые хорошо проявляются при их съеме с височных областей, несколько хуже – при съеме со лба. Они имеют вид импульсов длительностью около 4 мс, следующих с изменяющимся периодом от 60 до 120 мс. Уровень сигналов примерно на два порядка превышает уровень тепловых акустических флуктуаций. Сигналы возникают при релаксации испытуемого, когда он находится в покое с закрытыми глазами и мотивирован на засыпание. Они имеют частоты следования, близкие к частотам альфа-ритма, однако точного согласования с сигналами альфа-ритма на длительных (порядка минуты) интервалах не наблюдается. Сигналы, снимаемые с разных висков, как правило, не имеют строгой синхронизации. Подобие некоторых параметров этих сигналов параметрам сигналов ЭЭГ позволяет назвать их акустоэнцефалографическими сигналами.

МАЛЫШКИН Г.С., СИДЕЛЬНИКОВ Г.Б. — 2014 г.

Рассмотрены различные методы оптимальной и адаптивной обработки гидроакустических сигналов в условиях многолучевого распространения и рассеяния. Приводится анализ положительных и отрицательных сторон классических адаптивных алгоритмов (алгоритмов Кейпона, MUSIC, Джонсона) и “быстрых” проекционных алгоритмов в условиях многолучевого распространения и рассеяния сильных сигналов. Представлены классические оптимальные подходы по обнаружению многолучевых сигналов. Для обеспечения автоматического обнаружения слабых сигналов предлагается механизм контролируемого нормирования сильных сигналов. Представлены результаты моделирования работы различных алгоритмов обнаружения на линейной эквидистантной антенной решетке в условиях многолучевого распространения и рассеяния. Проводится анализ автоматического обнаружителя на основе классических или быстрых проекционных алгоритмов, проводящего оценку фона на основе медианной фильтрации или методом двустороннего пространственного контраста.

БИБКО В.Н., ГОЛУБЕВ А.Ю. — 2014 г.

Проведены экспериментальные исследования влияния скоса потока на характеристики полей пульсаций давления перед прямым и за обратным уступами. Показано, что при наличии скоса потока эти поля обладают существенной неоднородностью и трехмерностью. Показано, что поле пульсаций давления характеризуется наименьшим масштабом неоднородности по линии, ортогональной кромке уступа; наибольшей степенью коррелированности и наличием конвективных свойств поля в направлении, коллинеарном направлению потока. Влияние скоса потока на масштаб неоднородности и нормированный взаимный спектр полей пульсаций давления перед прямым и за обратным уступом проявляется в меньшей степени, чем на спектральную плотность. Предложено уточнение эмпирической модели полей пульсаций давления перед прямым и за обратным уступами с учетом трехмерности полей.

ГОРДИЕНКО В.А., КРАСНОПИСЦЕВ Н.В., НЕКРАСОВ В.Н. — 2014 г.

Рассматриваются особенности поведения протяженных вертикально распределенных приемных систем (ВРПС) применительно к использованию для целей низкочастотной томографии океана, которые в наиболее распространенном варианте исполнения представляют собой конструкции, состоящие из кабель-троса длиной до нескольких сотен метров с размещенными на нем приемными модулями, буя и якоря, обеспечивающих заданное пространственное положение системы. Обсуждаются результаты экспериментов с использованием ВРПС длиной 32 и 128 м в акватории Белого моря. Воздействие подводных течений на такую ВРПС приводит к временной изменчивости пространственного ее положения относительно вертикали, проходящей через якорную систему. Кроме того, возникают вибрации на элементах системы, особенно на кабель-тросе, передающиеся на гидрофоны и приводящие к образованию псевдозвукового сигнала, который при определенных условиях может значительно превышать уровень фонового шума акватории. Данные факты существенно снижают эффективность применения ВРПС и ограничивают частотный диапазон измерений снизу. Анализ экспериментальных данных, полученных с помощью приемных систем этого типа в различных местах Мирового океана на разных глубинах и при различной гидрологической обстановке, обнаруживает некоторое сходство в характере псевдозвукового сигнала, регистрируемого ВРПС. Сходство результатов разных экспериментов говорит о существовании общего механизма образования вибраций и наведения псевдозвука. Определение такого механизма может указать путь к устранению этих нежелательных явлений и расширению частотного диапазона ВРПС в инфразвуковую область.

КОРОЛЬКОВ А.И., ШАНИН А.В. — 2014 г.

Рассматривается двумерная задача отражения волны от дифракционной решетки при скользящем падении. Длина волны предполагается малой. Дифракционная решетка имеет ячейку периодичности, состоящую из двух полубесконечных поглощающих экранов, перпендикулярных краю решетки. Известно, что в случае решетки с ячейкой из одного экрана коэффициент отражения стремится к –1 при стремлении угла падения к нулю. Показано, что этот же результат остается верным и для периода из двух экранов. Рассмотрение проводится в рамках метода Винера–Хопфа–Фока. Ставится матричная задача факторизации, решение которой неизвестно и в данной работе не строится. Для исследования предельного коэффициента отражения без построения решения используется прием, предложенный Л.А. Вайнштейном.

БЕЛОВ А.И., КУЗНЕЦОВ Г.Н. — 2014 г.

Представлены результаты оценки в мелководном районе усредненных вдоль трассы распространения акустических параметров слоистого дна. Исходной информацией для получения оценок служили данные экспериментов по распространению низкочастотных звуковых импульсов в водном слое. Для оценки параметров нормальных волн и акустических характеристик грунта использовались преобразование Вигнера и априорная геолого-геофизическая информация.

ДРОБЖЕВА Я.В., ЖУМАБАЕВ Б.Т., КРАСНОВ В.М., ЛАЗУРКИНА В.Б., САЛИХОВ Н.М. — 2014 г.

На основе модельных расчетов и результатов оптических, сейсмических и инфразвуковых наблюдений оценена мощность взрыва Челябинского метеороида. Определена мощность взрыва в 1–3 кт ТНТ.