Дмитриев К.В. «Рассеяние акустического поля на рефракционно-плотностных неоднородностях малого волнового размера и решение прямой задачи рассеяния в неоднородной среде» с. 125-138

Рассмотрено рассеяние акустических волн на неоднородностях малого волнового размера с помощью аппарата матричных функций Грина, который позволяет единообразно учесть как рефракционную, так и плотностную составляющие неоднородности. Приведены оценки мультипольных компонентов поля, рассеянного нерезонансной неоднородностью. При малых ее размерах достаточно рассмотреть только рассеяние монопольного и дипольного типов. Данные выводы подтверждаются анализом поля, рассеянного круговым цилиндром малого волнового радиуса. Полученные результаты используются при численном решении уравнения типа Липпмана–Швингера. Приводится вид дискретизованной матричной функции Грина при одинаковых значениях пространственных аргументов. Она позволяет учитывать процессы многократного рассеяния внутри каждого элемента дискретизации, имеющего малый волновой размер. Ее использование автоматически приводит к выполнению соотношений между фазой и амплитудой вторичных источников акустического поля.

Калашник М.В. «Излучательная неустойчивость неограниченного струйного течения» с. 139-145

Рассмотрена задача о линейной динамике возмущений неограниченного струйного течения с кусочно-линейным профилем скорости. Устойчивые возмущения течения в несжимаемой среде – это так называемые волны потока, локализованные у скачка завихренности. В работе показано, что за счет акустического излучения в сжимаемой среде амплитуда этих волн медленно нарастает, т.е. возникает неустойчивость. Асимптотическое решение задачи при малых числах Маха представлено в терминах функций Эйри. Получено аналитическое выражение для инкремента нарастания возмущений.

Панин С.Б., Тучкин Ю.А., Поединчук А.Е., Унал И. «Аксиально-симметричные рефлекторы компактного полигона – приложение метода аналитической регуляризации» с. 146-154

Проведен анализ и оптимизация аксиально-симметричного рефлектора со смешанно-закругленным краем для компактного полигона в строгой постановке задачи дифракции. Соответствующая краевая задача дифракции решена на основе метода аналитической регуляризации, который сводит задачу к операторному уравнению второго рода, что гарантирует численно устойчивое и эффективное решение. Распределение поверхностной плотности, поле на апертуре и в ближней зоне получены и проанализированы для различных типов закругления края рефлектора. Кроме того, была использована "смешивающая функция", обеспечивающая бесконечную гладкость контура в месте состыковки параболоидной части рефлектора и его закругленного края. В строгой постановке задачи дифракции реализована процедура определения оптимального края посредством минимизации отклонения от плоской волны.

Белоус А.А., Корольков А.И., Шанин А.В. «Экспериментальная оценка частотной зависимости коэффициента отражения звукопоглощающего материала при наклонном падении» с. 155-161

Представлен метод экспериментального определения частотной зависимости коэффициента отражения звукопоглощающего материала при падении под углом. С помощью техники М-последовательности и монопольного источника измеряются импульсные отклики вспененного меламина для разных углов падения акустической волны. Частотные зависимости коэффициента отражения, полученные при различных углах падения, сравниваются с зависимостями, теоретически рассчитанными по модели Био, и с зависимостями, полученными при помощи приближенного обращения интеграла Фурье–Бесселя.

Губайдуллин Д.А., Федоров Ю.В. «Особенности отражения акустических волн от границы или слоя двухфазной среды» с. 162-173

Представлена математическая модель, определяющая наклонное падение акустической волны на границу, а также слой газокапельной смеси или пузырьковой жидкости конечной толщины. Для случая падения низкочастотной акустической волны на границу раздела между чистым газом и газовзвесью, а также на границу между чистой и пузырьковой жидкостью установлены основные закономерности отражения и прохождения волны. Установлен диапазон изменения объемных содержаний капель, в котором возможно нулевое значение коэффициента отражения на низких частотах при наклонном падении волны. Показано, что при углах падения волны выше 24.5° со стороны газокапельной смеси на границу чистого газа коэффициент отражения никогда не будет равняться нулю, однако, если волна падает со стороны чистого газа на границу газовзвеси, нулевое значение коэффициента отражения возможно для ненулевых углов падения и объемного содержания включений. Представлены результаты расчетов отражения акустической волны от слоя двухфазной среды конечной толщины. Установлено, что для границы или слоя газокапельной смеси возможно появление минимума коэффициента отражения в зависимости от частоты возмущений и в определенном интервале углов падения волны, связанного в основном с различием плотностей газокапельной смеси и чистого газа.

Артельный П.В., Вировлянский А.Л., Казарова А.Ю., Коротин П.И., Любавин Л.Я., Стуленков А.В. «Наблюдение устойчивых компонент звуковых полей в Ладожском озере» с. 174-185

Представлены результаты обработки данных измерений пространственно-временных структур звуковых полей в Ладожском озере. Измерения выполнены с помощью протяженной приемной вертикальной решетки. Целью обработки было выделение компонент поля, которые устойчивы по отношению к небольшим вариациям параметров волновода. В условиях неизбежной неточности математической модели среды такие компоненты могут быть предсказаны точнее, чем полное поле. В терминах лучевого подхода устойчивая компонента формируется пучком лучей, распространяющихся по близким траекториям. С точки зрения модового представления поля она образована небольшой группой мод. В обсуждаемом эксперименте анализировались звуковые поля, возбужденные точечным источником, излучавшим широкополосные импульсы, а также поля волновых пучков, возбужденных на фиксированных частотах с помощью излучающей вертикальной решетки. В обоих случаях результаты обработки показали, что выделенные устойчивые компоненты, как и ожидалось, существенно лучше совпадают с предсказаниями теоретического расчета (выполненного методом широкоугольного параболического уравнения), чем суммарное волновое поле.

Гулин О.Э., Ярощук И.О. «Зависимость средней интенсивности низкочастотного акустического поля от параметров дна мелкого моря с объемными случайными неоднородностями водного слоя» с. 186-190

Работа посвящена статистическому моделированию распространения низкочастотного акустического сигнала в двумерно случайно-неоднородном мелком море с термоклином и разной проницаемостью дна. Расчеты выполнены на основе локально-модового представления решения в приближении однонаправленного распространения. Представлены графики поведения средней интенсивности акустического поля для разных значений скорости звука и плотности в дне. Показано, что описанный ранее эффект уменьшения потерь при распространении в случайно-неоднородном модельном мелком море с поглощающим дном существенно зависит от параметров донных осадков и проявляется сильнее для донных границ с большей проницаемостью.

Моргунов Ю.Н., Безответных В.В., Буренин А.В., Войтенко Е.А., Голов А.А. «Экспериментальное тестирование технологии высокоточной подводной акустической дальнометрии» с. 191-196

Целью работы, результаты которой обсуждаются в данной статье, являлось проведение экспериментальных и численных исследований, направленных на совершенствование разработанного авторами высокоточного способа позиционирования подводных объектов. Для этого было проведено экспериментальное тестирование усовершенствованной дальномерной технологии, основанной на включении в измерительную схему блока, обеспечивающего измерение и мониторинг скорости звука на шельфовом участке трассы, соединяющей источник навигационных сигналов и имитатор приемной системы автономных подводных аппаратов. Кроме этого, в натурных условиях был реализован сценарий обеспечения дальномерными данными автономного подводного аппарата, осуществляющего миссию на акватории, удаленной от источника навигационных сигналов на 300 км, с применением технических средств контроля изменчивости скорости звука на шельфе. На конкретном примере была апробирована технология акустической дальнометрии на трассе со сложными гидрологическими и батиметрическими условиями и произведена оценка точности измерения расстояний в течение четырехчасового дрейфа имитатора автономного подводного аппарата.

Салин Б.М., Салин М.Б. «Механизмы формирования спектральных характеристик низкочастотной реверберации и прогнозные оценки» с. 197-206

Рассмотрена задача моностатического рассеяния низкочастотных звуковых волн на приповерхностных объемных неоднородностях в условиях интенсивного ветрового волнения. Выполнены расчеты ожидаемой формы спектра рассеянного сигнала с учетом распределения объемных неоднородностей по глубине и их квазипериодического движения в трехмерном пространстве под воздействием ветрового волнения. Для условий глубокого океана, несущей частоты 228 Гц и длительности импульса более 100 с проведено сопоставление экспериментальных данных по форме спектра реверберации с теоретическими оценками. Выполнено сопоставление спектральных уровней подповерхностного рассеяния с аналогичными данными по рассеянию звука непосредственно на взволнованной поверхности.

Смирнов И.П., Калинина В.И., Хилько А.И. «Восстановление параметров морского дна при когерентном сейсмоакустическом зондировании. II. Анализ робастности» с. 207-216

Решается задача послойной реконструкции геоакустических параметров донных слоев с использованием параметрических моделей формирования сигналов, отраженных от слоистого полупространства при когерентном зондировании морского шельфа. Используется решающее правило, основанное на последовательном применении проекционного алгоритма MUSIC. Исследуется работоспособность и устойчивость алгоритмов поиска и принятия решений при ограниченных априорных данных.

Хилько А.И., Смирнов И.П., Машошин А.И., Шафранюк А.В. «Исследование когерентности акустических полей высокочастотных шумовых источников в случайно-неоднородном океане» с. 217-227

Разработана модель когерентности высокочастотных гидроакустических полей шумовых источников в случайно-неоднородном океане. Анализируются зависимости когерентности гидроакустических полей шумовых источников от взаимного положения источника и приемной системы, типа волновода, а также параметров случайных неоднородностей океанического волновода. Обсуждаются возможности подводного акустического наблюдения.

Tang J., Петров П.С., Козицкий С.Б. «К вопросу о методе изображений в задаче о распространении звука в клине в акустике океана: некоторые исправления и дополнения» с. 228-240

В этом исследовании мы возвращаемся к методу изображений в задаче о распространении звука в клиновидном волноводе с проницаемым дном. Эта трехмерная задача является важным тестовым примером в вычислительной подводной акустике, так как клин, ограниченный сверху поверхностью моря, а снизу – наклонным проницаемым дном, является простейшей моделью волновода мелкого моря в окрестности береговой линии. В работе приведены исправленные формулы, описывающие положение изображений источника, а также их вывод. Рассмотрена проблема выбора ветви квадратного корня в формуле для коэффициента отражения, описан простой алгоритм для решения этого вопроса. Дополнительно правильность выбора ветви проверена с помощью численных расчетов. В завершение работы звуковое поле в клине вычислено по методу изображений для серии примеров с различными соотношениями модулей объемной и сдвиговой упругости в дне. Результаты проведенных расчетов демонстрируют взаимодействие эффекта горизонтальной рефракции и перераспределения энергии колебаний между акустическими и упругими волнами.

Абдрашитов А.А., Марфин Е.А., Чачков Д.В. «Экспериментальное изучение скважинного акустического излучателя с кольцом в длинной цилиндрической камере» с. 241-249

Выполнено экспериментальное исследование генерации колебаний давления в модели скважинного акустического излучателя с кольцом, которое перемещалось внутри цилиндрической камеры. Изучена возможность сохранения короткой струи при увеличении длины камеры резонатора. Рассмотрено влияние длины струи, задаваемой интервалом между соплом и кольцом, на частоту и интенсивность генерации. Отмечено постоянство резонанса камеры на частоте собственных колебаний, вне зависимости от длины и скорости струи. Даны рекомендации по выбору длины камеры и связанной с ней частоты генерации.

Горелов А.А., Смарышев М.Д. «Моделирование алгоритмов обработки процессов на выходе каналов комбинированного приемника и комбинированной антенны» с. 250-256

Методом компьютерного моделирования рассматривается помехоустойчивость отдельного комбинированного приемника, состоящего из приемников звукового давления и колебательной скорости, и помехоустойчивость плоской звукопрозрачной антенны, состоящей из таких приемников. Результаты компьютерного моделирования подтверждают разработанный ранее аналитический метод расчета коэффициента помехоустойчивости гидроакустических антенн при мультипликативном алгоритме обработки процессов в их каналах. Показано, что при изменении в весьма широких пределах анизотропии поля помех, воздействующих на комбинированный приемник и антенну, максимальная помехоустойчивость обеспечивается не при мультипликативной, а при аддитивной обработке.

Поблет-Пуиг Ж., Шанин А.В. «О новом численном методе решения задачи излучения акустических волн» с. 257-265

Описан численный метод решения задачи излучения акустических волн в присутствии жесткого рассеивателя. Он представляет собой комбинацию метода конечных элементов и метода граничных алгебраических уравнений. Предполагается, что область, внешняя по отношению к рассеивателю, дискретизируется, причем имеется бесконечная область с регулярной дискретизацией и небольшой слой нерегулярной сетки. Для бесконечной регулярной сетки применяется метод граничных алгебраических уравнений с подавлением фиктивных резонансов по Бёртону–Миллеру. В тонком слое с нерегулярной сеткой применяется метод конечных элементов. Метод сочетает простоту реализации, удовлетворительную точность и отсутствие фиктивных резонансов.

Суворов А.С., Артельный В.В., Артельный П.В., Вьюшкина И.А., Коротин П.И., Шлемов Ю.Ф. «Верификация численной модели в задаче исследования характеристик направленности звукового излучения неоднородных оболочек» с. 266-272

Приведены результаты верификации уровней и характеристик направленности (ХН) звукового излучения численной конечно-элементной модели погруженной в жидкость неоднородной оболочки. Определена погрешность численного моделирования ХН излучения для участков оболочки различного конструкционного исполнения: однослойного (оболочка–жидкость) и многослойного (оболочка–жидкость–оболочка-жидкость).

Tang Jun, Petrov P.S., Piao Shengchun, Kozitskiy S.B. «On the Method of Source Images for the Wedge Problem Solution in Ocean Acoustics: Some Corrections and Appendices» pp. 225-236

In this study the method of source images for the problem of sound propagation in a penetrable wedge _{G. Deane and M. Buckingham, J. Acoust. Soc. Am. 93 (1993) 1319–1328} is revisited. This solution is very important three-dimensional (3D) benchmark in computational underwater acoustics, since a wedge bounded from above by the sea surface and overlying a sloping penetrable bottom is the simplest model of a shallow-sea waveguide near the coastline. The corrected formulae for the positions of the source images and bottom images are presented together with the explanation of their derivation. The problem of branch choice in the reflection coefficient is thoroughly discussed, and the corresponding explicit formulae are given. In addition, numerical validation of the proposed branch choice schemes and the resulting wedge problem solutions are presented. Finally, source images solution is computed for a series of examples with different ratios of shear and bulk moduli in the bottom. The interplay between the acoustic-elastic waves coupling and the horizontal refraction in the wedge is demonstrated.