Ватульян А.О., Юров В.О. «Численное и асимптотическое решение задачи о колебаниях неоднородного волновода с кольцевой трещиной конечной ширины» с. 467-474

Рассмотрена задача о волнах в неоднородном цилиндрическом волноводе с кольцевой трещиной. Получена система интегральных уравнений c гиперсингулярными ядрами для отыскания скачков радиальных и продольных перемещений на берегах трещины. Для решения использована схема, основанная на методе граничных элементов. Построено асимптотическое решение системы интегральных уравнений при стремлении ширины дефекта к нулю. Приведены результаты вычислительных экспериментов по сравнению решений, полученных двумя методами.

Крохмаль А.А., Николаев Д.А., Цысарь С.А., Сапожников О.А. «Создание эталонной плоской ультразвуковой волны в жидкости с помощью плоского пьезоэлектрического преобразователя большого волнового размера» с. 475-488

Показана возможность использования плоского пьезоэлектрического преобразователя большого волнового размера в качестве источника эталонной плоской ультразвуковой волны, которая может быть использована для калибровки гидрофонов мегагерцового диапазона частот. В проведенном эксперименте в качестве излучателя использован пьезокерамический диск диаметром 100 мм и частотой толщинного резонанса около 1 МГц. Разработан способ определения чувствительности преобразователя в режиме излучения по измерениям его электрического импеданса. Предложена методика нахождения параметров плосковолновой компоненты излучаемого акустического импульса по известному электрическому сигналу на генераторе. Показано, что профиль акустического импульса, измеренный калиброванным гидрофоном вблизи излучателя, хорошо совпадает с теоретически предсказанным сигналом.

Назаров С.А. «Аномалии рассеяния акустических волн вблизи точек отсечки непрерывного спектра (обзор)» с. 489-508

Описаны несколько аномалий рассеяния волн в акустических волноводах с цилиндрическими или гофрированными жесткими стенками на частотах, близких к точкам отсечки (порогам) непрерывного спектра. Вводится понятие пороговых резонансов, которые порождены “почти стоячими волнами”, не переносящими энергию в бесконечность. Для гофрированных волноводов приведены примеры раскрытия спектральных лакун (зон торможения волн) и собственных чисел около их краев, обычных или вырожденных порогов. Описываются аномалии Вайнштейна и Вуда, возникающие выше и ниже порогов и заключающиеся соответственно в “почти полном” отражении или прохождении волн и в непропорционально быстрой изменяемости дифракционной картины. Обсуждаются примеры полного прохождения волны (“невидимости препятствия”) и процедуры обострения или сглаживания аномалии Вуда, в частности, построение собственных чисел внутри непрерывного спектра и соответствующих захваченных волн. Сравниваются принципы излучения Зоммерфельда, Умова–Мандельштама и предельного поглощения, а также особенности их применения на порогах.

Вировлянский А.Л., Казарова А.Ю., Любавин Л.Я. «Реконструкция диаграммы направленности источника звука в свободном пространстве по измерениям его поля в бассейне» с. 509-516

Обсуждается реконструкция диаграммы направленности источника звука в свободном пространстве по измерениям поля, возбуждаемого этим источником в бассейне. Процедура реконструкции базируется на использовании эталонного акустического монополя. Поле калибруемого источника сопоставляется с полями, излученными монополем из нескольких специально выбранных точек бассейна. Сигналы источника и эталонного монополя регистрируются одними и теми же приемниками. На основе этих измерений поле источника в бассейне аппроксимируется суперпозицией полей акустических монополей. Сформулированы условия, при которых поле источника в свободном пространстве можно представить в виде суперпозиции полей тех же монополей. Это позволяет вычислить диаграмму направленности калибруемого источника в свободном пространстве. Работоспособность метода подтверждена результатами численного моделирования.

Григорьев В.А., Кучер К.М., Луньков А.А., Макаров М.М., Петников В.Г. «Акустические характеристики дна озера Байкал» с. 517-526

Развита методика оценки эффективных акустических параметров дна в мелководных акваториях, покрытых льдом. В основе методики лежит сравнение экспериментальной и расчетной зависимостей амплитуды звукового поля от глубины на расстоянии от источника примерно на порядок большем, чем глубина акватории. В качестве эффективных параметров принимаются значения скорости звука в дне, плотности и коэффициента затухания акустических волн, обеспечивающие при расчетах максимальное соответствие экспериментальным данным. Методика апробирована в натурном эксперименте на озере Байкал и может быть рекомендована для разработки систем автономного акустического мониторинга.

Рутенко А.Н., Фершалов М.Ю., Ущиповский В.Г. «Акустические шумы, формируемые на мелководном шельфе судами с электродвигателями» с. 527-539

Приводятся результаты пространственных измерений акустических шумов, генерируемых судами ледового плавания дизель-электроходами, применяемыми компанией “Сахалин Энерджи Инвестмент Компани Лтд.” для работы с нефтегазовыми платформами ПА-Б и Моликпак, установленными на северо-восточном шельфе о. Сахалин. С помощью 3D модового параболического уравнения и опорных натурных измерений, в приближении нормальных вертикальных мод и узкоугольного параболического уравнения в горизонтальной плоскости, проведены расчеты антропогенных акустических полей, формируемых данными судами в прибрежном Пильтунском районе летне-осеннего нагула серых китов. Для моделирования построены спектральные функции эквивалентных судам точечных источников антропогенных акустических шумов. Результаты численного моделирования, проведенного с их помощью, согласуются с натурными измерениями.

Денисов С.Л., Копьев В.Ф., Остриков Н.Н., Фараносов Г.А., Чернышев С.А. «Использование корреляционной модели случайных квадрупольных источников для расчета эффективности экранирования шума турбулентной струи на основе геометрической теории дифракции» с. 540-555

Представлены результаты расчетно-экспериментального исследования снижения шума струи с помощью эффекта экранирования. Согласно корреляционной теории, источники шума круглой одноконтурной струи представляются набором некоррелированных квадруполей. Используя основные соотношения геометрической теории дифракции (ГТД), получены выражения для звукового поля, излучаемого точечным квадрупольным источником, расположенным вблизи акустически жесткой бесконечной полуплоскости. С помощью полученных в рамках ГТД выражений проведена адаптация корреляционной модели источников шума струи к расчету звукового поля при наличии плоского прямоугольного экрана. Сравнение расчетных и экспериментально измеренных спектров уровней звукового давления, выполненное при заданной скорости истечения струи и различных положениях экрана, показало хорошее качественное, а для определенных углов наблюдения и количественное согласие.

Андреев В.Г., Грамович В.В., Красикова М.В., Корольков А.И., Выборов О.Н., Данилов Н.М., Мартынюк Т.В., Родненков О.В., Руденко О.В. «Частотно-временной анализ звуков второго тона сердца для оценки давления в легочной артерии» с. 556-562

Предложен способ неинвазивной оценки давления в легочной артерии, основанный на выделении аортальной и легочной компонент звука второго тона сердца S2 и определении времени задержки между ними. Алгоритм выделения аортальной и легочной компонент основан на преобразовании Вигнера–Вилла. Проведен анализ фонокардиограмм 96 пациентов с легочной гипертензией (ЛГ), записанных врачами ФГБУ “НМИЦ кардиологии” с помощью оригинального комплекта аппаратуры. Сигналы S₂ удалось разделить на компоненты и определить задержки между ними у 53 пациентов с ЛГ. Построена зависимость задержек между компонентами от величины давления в легочной артерии (ДЛА), измеренной методом катетеризации правых отделов сердца (КПОС). Для семи пациентов с легочной гипертензией полученные зависимости были использованы для предсказания величины ДЛА по измеренной временной задержке. Для пяти пациентов коэффициент детерминации предсказанных значений ДЛА составил 0.83, что свидетельствует о достаточно хорошей корреляции с измерениями методом КПОС.

Коренбаум В.И., Ширяев А.Д. «Особенности звукопроведения в легких человека в диапазонах частот 80–1000 Гц и 10–19 кГц» с. 563-574

При зондировании легких человека с использованием техники сжатия импульса в низкочастотном диапазоне 80–1000 Гц установлено преимущественное звукопроведение к поверхности грудной клетки через паренхиму легких продольных, а не сдвиговых волн со скоростями распространения от 100 до 15 м/с. При зондировании через рот для первых 2–3 приходов выявлена значимая разница эффективных углов падения фронта волны зондирующего сигнала на поверхность грудной клетки, подтверждающая ранее сформулированные представления о воздушно-структурном и структурном механизмах проведения звука из просвета бронхиального дерева на стенку грудной клетки. При зондировании с поверхности тела из надключичной области наблюдаются 2 низкоскоростных прихода (15–50 м/с), эффективные углы падения которых по вертикали свидетельствует о структурном звукопроведении от точечного источника, образованного штампом виброизлучателя. При зондировании виброизлучателем с поверхности грудной клетки в высокочастотном диапазоне 10–19 кГц установлено существование низкоскоростных приходов со скоростями распространения 50–150 м/с, трактуемых как результат распространения продольной звуковой волны по паренхиме легких, и наличие высокоскоростных приходов со скоростями 150–1000 м/с, связываемых с распространением продольной волны по плотным тканям грудной клетки. Выявлена зависимость соотношения амплитуд пиков низкоскоростных и высокоскоростных приходов от воздухонаполнения паренхимы легких. Низкоскоростное распространение продольных звуковых волн в обоих диапазонах частот гипотетически объяснено с позиций модели “эффективной” водоподобной среды с микропузырьками воздуха.

Шарфарец Б.П., Курочкин В.Е., Сергеев В.А. «О работе электроакустического преобразователя, основанного на электрокинетических явлениях, при турбулентном режиме движения жидкости» с. 575-580

Рассмотрены уравнения, описывающие движение жидкости в пористой среде под воздействием электрического поля в условиях сформировавшегося турбулентного режима движения. Приведены уравнения, описывающие возникающие в жидкости акустические колебания, источником которых может быть не только переменное электрическое поле, но и постоянное электрическое поле. Возникающие под воздействием постоянного электрического поля пульсационные широкополосные акустические колебания могут являться паразитными при работе электроакустических преобразователей, что необходимо учитывать при их проектировании. Полученные результаты натурных экспериментов на модели электроакустического преобразователя подтверждают теоретические результаты, приведенные в работе. Изложенные теоретические и экспериментальные результаты позволяют решить приоритетную научно-техническую проблему проектирования и создания акустических излучателей нового типа.

Li Puyi, Gao Lina, Liu Jinxia, Cao Zhengliang, Cui Zhiwen «Reflection of Plane Waves at an Interface of Water/Patchy Saturated Porous Media with Underlying Solid Substrate» pp. 461-468

The problems with elastic wave reflection at the interface between the water/patchy saturated porous media and the underlying solid matrix are considered. When porous media is saturated by biphasic fluids, the patchy saturation theory can explain the wave dispersion and attenuation better than the classical Biot theory at mesoscopic scales. Based on patchy saturation theory, this paper focuses on the reflection of elastic waves by patchy saturated porous media inclusion in layered media. Using numerical calculation, the reflection coefficients with different excitation frequencies, water saturations, and porous media depths are discussed. The results show that the differences between two kinds of patchy saturated porous media cases in the oil-water model are lower than those between the same two cases in the gas-water model. Low water saturation and high water saturation have significant effects on the reflection coefficient. https://link.springer.com/article/10.1134/S1063771020050085

Lin Li, Cao Huan-qing, Luo Zhong-bing «Characterization and Optimization of Acoustic Field for Curved Array Probe» pp. 469-476

The focusing principle and acoustic field characteristics of curved array probe are studied. Delay laws are first computed in the same way as linear array probe, and its effects on the axial acoustic pressure distributions are quantitatively examined. It is shown that the maximum points of axial acoustic pressure occur at positions deviating from the predefined focal depths. To further analyze the focusing principle of curved array probe, simulations of acoustic field are conducted under different settings of focal depth and active aperture size. It reveals that the circular array profile and the inconsistent electronic delay laws make the pulsed ultrasonic waves unable to constructively interfere at target positions. Subsidiary beams arise and further interfere with the axial acoustic pressure distributions of the main beam. To control the transmitted acoustic field, and thus customize the inspection strategy, an optimized delay law calculation scheme is proposed. The good behavior is well validated both by theoretical calculation and experimental examination. https://link.springer.com/article/10.1134/S1063771020050097

Hua Qiang «Experimental Studies on Viscosity Reduction of Heavy Crude Oil by Ultrasonic Irradiation» pp. 495-500

Viscosity reduction is one of the key issues for heavy oil reservoir development and its transportation. Up to now, the mechanisms for ultrasonic viscosity reduction still remain unclear, especially for that of heavy crude oil which needs to be studied urgently. Parameters have been studied on the effect of viscosity reduction. The parameters for viscosity reduction were optimized to achieve the excellent result of viscosity reduction. Experiments show that ultrasonic irradiation leads to a substantial decrease up to 86% of the viscosity of heavy oil. As for heavy crude oil, the parameters influencing viscosity reduction are in the order of ultrasonic power output, treatment time, water cut and temperature. Ultrasonic wave has an obvious influence on quantity, magnitude, and distribution of paraffin crystals. This proves the existence of synergistic effect between ultrasonic irradiation and viscosity depressant. Ultrasonic wave has an apparent effect on viscosity reduction of heavy oil. https://link.springer.com/article/10.1134/S106377102005005X