научный журнал по физике Акустический журнал ISSN: 0320-7919

LYNCH J., КАЦНЕЛЬСОН Б.Г., ЦХОИДЗЕ А.В. — 2007 г.

Рассматривается звуковое поле низкочастотного (100–1000 Гц) точечного источника в мелководной области при наличии температурного фронта. Показано, что данная анизотропная неоднородность приводит к значительной горизонтальной рефракции и, соответственно, к ряду эффектов: перераспределению поля в горизонтальной плоскости, изменению спектрального и модового состава импульса по мере распространения, а также изменению времени прихода принимаемого сигнала. Теоретический анализ и численное моделирование проводятся для условий Полярного фронта в Баренцевом море.

ГОДИН О.А. — 2007 г.

Л.М. Бреховских обнаружил и исследовал важную роль, которую играют излучаемые точечным источником неоднородные волны при преломлении в среду с меньшей скоростью звука, в частности, из воды в воздух. В настоящей работе изучается энергетика излучения звука в воздух находящимся под водой точечным источником. Показано, что перенос энергии неоднородными волнами приводит к явлению аномальной прозрачности границы раздела для низкочастотного звука. Аномальная прозрачность проявляется в том, что с понижением частоты звука увеличивается поток мощности через границу, и на достаточно низких частотах практически вся производимая подводным источником акустическая энергия излучается в воздух. Напротив, на высоких частотах, когда вклад неоднородных волн становится пренебрежимо мал, граница раздела воды и воздуха подобна абсолютно отражающей, и практически вся производимая источником акустическая энергия излучается в воду. Явление аномальной прозрачности меняет сложившиеся представления о возможности акустической связи между точками в воде и воздухе и о роли физических процессов в водной толще в генерации акустических шумов в атмосфере.

ГАО Т.Ф., ШАНГ Е.Ц. — 2007 г.

Недавно был предложен метод извлечения матрицы обратного рассеяния мод из данных о реверберации в мелком море (Shang, Gao, Tang, 2002). Матрица ядра для процедуры обращения построена на основе квадратов волновых функций мод. Сингулярность этой матрицы (или стабильность процедуры обращения) является решающим фактором, который должен быть исследован. В данной статье этот вопрос рассматривается аналитически для волновода Пекериса при ограниченном числе мод M. Метод, используемый для анализа сингулярности, основан на расчете максимального значения определителя матрицы ядра. Найдено, что существует оптимальное распределение глубин излучения, которое соответствует максимуму определителя матрицы ядра. Это означает, что, выбирая оптимальное распределение глубин излучения, можно получить наиболее стабильное обращение. Сделан вывод о том, что при вполне допустимых условиях матрица не сингулярна, и матрица обратного рассеяния допускает обращение.

НАУГОЛЬНЫХ К.А., РЫБАК С.А. — 2007 г.

Выведено уравнение для распространения звука в неустойчивой среде, порождаемой присутствием в ней пересыщенных паров воды, которая может образоваться в зоне урагана. В данном уравнении учтены дисперсия скорости звука, усиление, затухание и нелинейные эффекты. Приведены некоторые решения этого уравнения, иллюстрирующие особенности распространения звука в неустойчивой среде.

ГОРТИНСКАЯ Л.В., ПОПОВ И.Ю. — 2007 г.

Приводятся результаты исследования распространения волн в слабо связанных акустических слоях с жесткими границами. Используется метод согласования асимптотических разложений решений краевых задач. Построены диаграммы направленности для различных положений отверстий связи и направлений падения волны.

КОЛЕЗАС ДЖ., КОТСИС А.Д., РУМЕЛИОТИС ДЖ. А. — 2007 г.

Рассматривается рассеяние плоской звуковой волны на непроницаемом сфероиде для случаев, когда этот сфероид мягкий или жесткий, вытянутой или сплюснутой формы. Два метода используются для расчетов. В первом методе поле давления выражается через сфероидальные волновые функции. Во втором методе, основанном на возмущении формы, поле выражается только через сферические волновые функции, а уравнение сфероидальной границы задается в сферических координатах. Получены аналитические выражения для рассеянного поля давления и для различных сечений рассеяния при малых значениях эксцентриситета h = d/(2a) (h 1), где d межфокусное расстояние сфероида, а 2a длина его оси вращения. Для случая малого эксцентриситета получены точные выражения в замкнутой форме для коэффициентов разложения g(2) и g(4) в соотношении S(h) = = S(0)[1 + g(2)h2 + g(4)h4 + O(h6)], описывающем рассеянное поле и сечения рассеяния. Приведены численные результаты для различных значений параметров.

КОТСИС А.Д., РУМЕЛИОТИС ДЖ. А. — 2007 г.

Исследуется рассеяние плоской звуковой волны на акустически проницаемой или непроницаемой (мягкой или жесткой) сфере, находящейся на некотором расстоянии от другой сферы, также проницаемой или непроницаемой (мягкой или жесткой), с акустически малым радиусом. Проницаемые сферы и окружающая среда являются жидкими или жидкоподобными, т.е. в них невозможно распространение сдвиговых волн. При решении задачи используется разделение переменных в сочетании с теоремами трансляционного сложения для сферических волновых функций. Получены аналитические выражения для рассеянного поля давления и для сечений рассеяния. Приводятся численные результаты для проницаемых и непроницаемых сфер, иллюстрирующие влияние малой сферы на сечение рассеяния большой сферы.

ЛАПИН А.Д. — 2007 г.

Рассмотрена задача о рассеянии рэлеевской волны цепочкой одинаковых близко расположенных друг от друга монопольно-дипольных резонаторов с трением. Определены значения параметров резонаторов, обеспечивающих непропускание рэлеевской волны. Сформулированы условия, при выполнении которых дипольные резонаторы значительно эффективнее отражают рэлеевскую волну, чем монопольные резонаторы.

КЮРКЧАН А.Г., СМИРНОВА Н.И. — 2007 г.

Обсуждается численное решение трехмерных задач дифракции волн методом продолженных граничных условий (МПГУ), который успешно применялся к двумерным задачам. Основная идея метода состоит в том, что граничное условие ставится на некотором достаточно малом расстоянии от поверхности носителей вторичных источников. Это позволяет свести граничную задачу к решению интегрального уравнения Фредгольма I-го либо II-го рода с гладким ядром. Приведены результаты исследований, показывающие, как наиболее рационально применять МПГУ в зависимости от конкретных потребностей в точности и быстроте получения решения. Рассмотрены многочисленные примеры, иллюстрирующие высокую эффективность предлагаемого подхода.

КЮРКЧАН А.Г., СКОРОДУМОВА Е.А. — 2007 г.

Метод диаграммных уравнений распространен на трехмерные задачи дифракции волн на группе тел. Основу метода составляет сведение исходной задачи к системе из N (N – количество рассеивателей) интегрооператорных уравнений второго рода относительно диаграмм рассеяния отражателей. С использованием разложений диаграмм рассеяния в ряды по сферическим угловым гармоникам задача сводится к алгебраической системе уравнений относительно коэффициентов этих разложений. Получено явное (асимптотическое) решение задачи в случае, когда рассеивающие тела достаточно далеки друг от друга. Показано, что метод может быть применен для моделирования характеристик рассеяния волн телами сложной геометрии.

БУРОВ В.А., СЕРГЕЕВ С.Н., ШУРУП А.С. — 2007 г.

Работа посвящена различным способам параметрического описания океанических неоднородностей как рефракционного, так и кинетического типов, восстанавливаемых томографическими методами. Помимо общеизвестных базисов, используемых в океанологических задачах (таких как задание значений параметров неоднородностей в узлах сетки или в непересекающихся фигурах, плотно покрывающих рассматриваемую область), рассматривается новый неортогональный и избыточный базис с элементами в виде множества пересекающихся полос, представляющийся более удобным при решении томографических задач. Использован теоретический аппарат, позволяющий сравнить возможности восстановления океанических неоднородностей с помощью различных базисных функций. Исследуется качество восстановления в базисах в виде множества полос и клеток в зависимости от соотношения между количеством и составом базисных элементов. Приведены примеры восстановления океанических неоднородностей с использованием рассматриваемых базисных функций и результаты их сравнения.

БЕЛИКОВ Р.А., БЕЛЬКОВИЧ В.М. — 2007 г.

Представлены результаты анализа свистов, записанных в репродуктивном скоплении (РС) белух у о. Соловецкий в Белом море. На основе абсолютных характеристик и формы частотного контура свисты разделены на 16 типов. Свисты относительно низкочастотные, имеют развитую гармоническую структуру и простую форму контура. Средняя для типов свистов длительность сигналов варьирует от 0.1 до 1.7 с, среднее значение максимальной частоты основного тона колеблется от 1.4 до 4.5 кГц, а среднее значение количества точек перегиба составляет от 0 до 9 на сигнал. В отличие от белух других популяций, у которых наиболее часты плоские свисты, у беломорских белух в РС наиболее многочисленными являются короткие свисты с V-образной формой частотного контура.

КРОТОВ Е.В., РЕЙМАН А.М., СУБОЧЕВ П.В. — 2007 г.

Проведен теоретический и численный анализ применимости различных типов акустических френелевских линз в качестве антенных систем при акустояркостной термометрии биологических тканей. На основе сформулированного критерия технической реализуемости выбрана длина волны, пригодная для использования в акустотермографах с антеннами в виде линз Френеля. Проанализированы фокусирующие свойства различных френелевских линз. Предложен метод построения линз Френеля, основанный на варьировании фокусных расстояний. Метод позволяет получать трехфокусные антенные системы с улучшенными фокусирующими свойствами.

РУДЕНКО О.В., ХЕДБЕРГ К.М., ЭНФЛО Б.О. — 2007 г.

Исследовано поведение поля в резонаторе, содержащем кубично нелинейную среду. Поле представлено в виде линейной суперпозиции двух бегущих навстречу друг другу сильно искаженных волн. В отличие от случая квадратично нелинейной среды, встречные волны в кубичной среде связаны через их средние (по периоду) интенсивности. Изучены свободные и вынужденные стоячие волны. Построены профили разрывных колебаний, содержащих ударные фронты сжатия и разрежения. Рассчитаны резонансные кривые, дающие зависимости средней интенсивности поля от разности частот колебаний границы и одной из мод резонатора. Проанализирована структура профилей сильно искаженных “вынужденных” волн. Показано, что разрывы формируются лишь в том случае, когда разность между средней интенсивностью и расстройкой принимает определенные отрицательные значения. Разрывы соответствуют скачкам между различными решениями нелинейного интегро-дифференциального уравнения, вырождающегося при малой диссипации в алгебраическое уравнение третьей степени с неопределенным коэффициентом. Найдена зависимость интенсивности стоячих волн с разрывами от частоты колебаний границы резонатора. Появляется нелинейное насыщение: интенсивность поля в резонаторе при очень большой амплитуде колебаний стенки перестает зависеть от нее и не может превысить своего предельного значения, определяемого нелинейным затуханием на ударных фронтах. Этот максимум достигается при плавном росте частоты выше линейного резонанса. Возникает область гистерезиса и бистабильность, как в сосредоточенных системах при нелинейном резонансе.

ГАВРИЛОВ А.М. — 2007 г.

Рассмотрена теоретическая модель для поля волны суммарной частоты нелинейного акустического излучателя с трехчастотной волной накачки, учитывающая диссипацию и дифракцию гауссового пучка. В рамках второго приближения волна суммарной частоты представлена как суперпозиция двух синхронно и коллинеарно распространяющихся компонент с равными частотами. Показано, что помимо амплитудно-фазовых соотношений в спектре накачки на пространственные и амплитудно-фазовые характеристики волны суммарной частоты оказывают влияние дифракционные изменения амплитуд и фаз первичных волн. Наиболее явно эта зависимость проявляется в режиме фазового запрета, когда подбором амплитудного и фазового спектров накачки в среде практически прекращается (“запрещается”) генерация волны суммарной частоты. Результаты численного анализа согласуются с данными экспериментальных исследований. Область практического использования исследуемого режима включает диагностику неоднородностей сред, обнаружение объектов вблизи границ раздела, уменьшение нелинейного затухания, акустические измерения и др.

БОБРОВНИЦКИЙ Ю.И. — 2007 г.

На основе ранее предложенной автором импедансной теории поглощения и рассеяния звука [Акуст. журн. 2006. Т. 52. № 5, 6] предложена общая схема поглощающих и нерассеивающих покрытий нового типа с повышенной эффективностью. Покрытие, названное покрытием с протяженной реакцией, представляет собой совокупность дискретных элементов, каждый из которых определенным образом связан с соседними элементами. Приводятся теория таких покрытий и метод определения наилучших значений его параметров. Подробно анализируется плоское покрытие с протяженной реакцией, показано, что его эффективность существенно выше эффективности существующих покрытий.

АНОСОВ А.А., КАЗАНСКИЙ А.С., ЛЕСС Ю.А., ШАРАКШАНЭ А.С. — 2007 г.

Объектом исследования были модельные мембраны – многослойные липосомы из фосфолипидов: димиристоилфосфатидилхолина и дипальмитоилфосфатидилхолина. Измерено тепловое акустическое излучение в мегагерцовом диапазоне частот при фазовых переходах липидов из жидкокристаллического состояния в гель (при охлаждении) и, наоборот, из гель-состояния в жидкий кристалл (при нагреве суспензии липосом). При этом интенсивность теплового излучения менялась: увеличивалась при охлаждении и уменьшалась при нагреве. Показано, что это связано с повышением поглощения в липосомах при фазовом переходе.

БРЫСЕВ А.П., МИХАЛЕВИЧ В.Г., СТРЕЛЬЦОВ В.Н. — 2007 г.

В рамках общего феноменологического описания исследуется возможность управления временным профилем периодической последовательности акустических импульсов. Управление реализуется при параметрическом пространственном обращении пучка в условиях импульсной модуляции скорости звука в обращающей системе. Получены общие выражения для амплитуд и фаз эквидистантных спектральных компонент обращенной звуковой волны в зависимости от фурье-спектра поля накачки в обращающей среде. На этой основе исследована временная зависимость формы обращенной звуковой волны от формы накачки в различных условиях, в том числе при рассогласовании несущих частот накачки и акустического поля.

2007

БАРАНОВ В.Ф., ГЕРАСИМОВА Т.И., ГУЛИН Э.П. — 2007 г.

Получены выражения, характеризующие эффект частотного усреднения флуктуаций шумоподобных сигналов, отраженных от взволнованной поверхности, на выходе корреляционного приемника с использованием обобщенной двухмасштабной модели частотной корреляции сильных флуктуаций передаточной функции. Приведены результаты численных расчетов дисперсии флуктуаций выходного эффекта корреляционного приемника при различных соотношениях между шириной полосы излучаемых шумоподобных сигналов и масштабами частотной корреляции для случаев слабых и сильных флуктуаций.