Агафонов А.А., Изосимова М.Ю., Жостков Р.А., Кокшайский А.И., Коробов А.И., Одина Н.И. «Особенности распространения изгибной волны в разрезном стержне» с. 3-12

Представлены результаты численного моделирования и экспериментальных исследований распространения изгибных упругих волн в металлическом разрезном стержне прямоугольного сечения, реализующем приближенно эффект акустической черной дыры. Образец представляет собой стержень с прорезями, глубина которых увеличивается по степенному закону с показателем степени 4/3. Экспериментально и на основании результатов численного моделирования подтверждено, что такие стержни замедляют скорость распространения упругой волны к торцу стержня. Показано, что изгибные волны в таких структурах обладают дисперсией и их амплитуда у торца стержня для некоторых собственных частот выше, чем у цельного стержня. Проведено сравнение форм собственных колебаний целого и разрезного стержней, а также распределения амплитуды изгибной волны вдоль стержней. Исследована зависимость длины изгибной волны от частоты по мере ее распространения к торцу разрезного стержня.

Григорьева Н.С., Легуша Ф.Ф., Сафронов К.С. «Интерференция эхосигналов от сферических рассеивателей, находящихся вблизи дна» с. 13-21

Изучено влияние дна на эхосигнал от сферических рассеивателей. Дно моделируется жидким поглощающим полупространством. Излучатель/приемник расположены в водном полупространстве. Расстояние между излучателем/приемником и рассеивателем предполагается большим по сравнению с длинами акустических волн в воде и дне. Численные результаты получены для акустически жестких сферических рассеивателей одного и того же радиуса. Взаимодействие между рассеивателями не учитывается. Эхосигнал от одной сферы в широком диапазоне частот вычисляется с помощью метода, предложенного в работах R.H. Hackman и G.S. Sammelmann, важным этапом в реализации которого является вычисление коэффициентов рассеяния сферы. В статье для их вычисления используются асимптотические формулы, полученные с помощью метода перевала. Полученные асимптотические выражения для коэффициентов рассеяния сферы позволяют существенно сократить число слагаемых в формуле для функции формы эхосигнала.

Лаптев А.Ю., Корольков А.И., Шанин А.В. «Теоретическое и экспериментальное исследование дифракции на тонком конусе» с. 22-32

Исследуется задача дифракции ультразвуковых волн на остроугольном жестком конусе. В рамках метода параболического уравнения строится аналитическое решение задачи с произвольно расположенным точечным источником. А именно, задача сводится к граничному интегральному уравнению Вольтерры, которое удается решить с помощью преобразования Фурье. Проводится экспериментальное измерение дифрагированного поля. Эксперимент основывается на методе М-последовательности, адаптированном для узкополосных источников звука. Дается сравнение экспериментальных и теоретических результатов.

Пестова П.А., Юлдашев П.В., Хохлова В.А., Карзова М.М. «Тепловая абляция биоткани при однократном ударно-волновом воздействии на дискретные фокусы внутри задаваемого объема» с. 33-46

Разработаны новые протоколы ударно-волнового облучения объемов биоткани с использованием траекторий, равномерно заполненных дискретными фокусами внутри заданной формы, при этом импульсное миллисекундное воздействие на каждый фокус производилось однократно и сразу формировало одиночное разрушение. При разработке наиболее выигрышных протоколов облучения анализировалось влияние начальной пиковой мощности при постоянстве её средней по времени величины, межфокусного расстояния и геометрии внешнего контура траектории на форму, объем и скорость получения теплового разрушения. Показано, что для произвольной геометрии внешнего контура однослойной траектории наиболее выигрышным является режим насыщения амплитуды ударного фронта в фокусе решетки с использованием траектории с межфокусным шагом, в 1.5 раза превышающим поперечный размер одиночного разрушения. Для получения объемов теплового разрушения порядка кубических сантиметров предложены протоколы с послойным облучением ткани, которые позволяют до 2.5 раз ускорить процесс тепловой абляции по сравнению с протоколами, используемыми в клинической практике. Преимуществом предложенных протоколов с использованием ударно-волнового режима воздействия является возможность получения локализованных и предсказуемых по форме тепловых разрушений без сопутствующего МРТ-мониторинга.

Юдин М.А., Копьев В.Ф., Чернышев С.А., Фараносов Г.А., Демьянов М.А., Бычков О.П. «Об эволюции системы ударных волн, создаваемых лопатками вентилятора двигателя» с. 47-57

Одним из источников шума современного авиационного двигателя является вентилятор. Шум вентилятора особенно существенен на взлетном режиме при больших угловых скоростях вращения. На таких режимах реализуется сверхзвуковое обтекание лопаток вентилятора, что приводит к образованию ударных волн, которые распространяются вверх по потоку до выхода из канала двигателя. В результате этого в переднюю полусферу излучается специфический шум, состоящий из ряда гармоник, кратных частоте вращения вентилятора. В работе проводится анализ описанного эффекта на основе простой модели распространения системы ударных волн. На основании энергетического подхода показано, что система ударных волн с равными по амплитуде скачками затухает наиболее быстро.

Ибрагимов Э.С., Пиляк Ф.С., Куликов А.Г., Марченков Н.В., Писаревский Ю.В., Калоян А.А., Першин Ю.А., Глазунова Ю.А., Демин С.А., Южалкин А.С., Пашков С.С., Черпухина Г.Н. «Исследование пространственного распределения деформаций в кварцевых пьезоэлементах методом рентгеновской топографии» с. 58-66

Методом рентгеновской топографии на лабораторном и синхротронном источниках рентгеновского излучения получены распределения деформаций в объеме двух типов кварцевых резонаторов АТ-среза, различающихся соотношениями размеров. Из сравнения рентгенотопографических данных и амплитудно-частотных характеристик резонаторов установлено соответствие между деформационными картинами и особенностями колебательных процессов для рабочих мод и их гармоник, а также для колебаний на паразитных модах. Обнаружена связь между колебаниями на паразитных модах, проявляющимися в виде неоднородности амплитуды, и топологией резонаторов. Отмечена прикладная значимость полученных результатов для разработки и оптимизации новых конструкций пьезоэлементов и развития технологии их изготовления.

Глущенко М.Ю., Кузькин В.М., Матвиенко Ю.В., Пересёлков С.А., Хворостов Ю.А., Ткаченко С.А. «Голографический метод локализации шумового подводного источника в мелком море» с. 67-77

Приведены результаты высокочастотного эксперимента по обнаружению и определению пеленга малогабаритного шумового подводного источника звука, который проводился в мелководной акватории Черноморского побережья. Прием шумоизлучения источника осуществлялся тремя одиночными векторно-скалярными приемниками, расположенными на дне. С применением голографической обработки выполнены обнаружение и определение пеленга движущегося подводного источника на фоне интенсивного судоходства в акватории проведения эксперимента. Приведены оценки входного отношения сигнал/помеха.

Кузнецов Г.Н., Степанов А.Н. «Инвариант Чупрова для векторно-скалярных полей мультипольных источников в мелком море» с. 78-90

В плоскопараллельном волноводе Пекериса выполнено расчетно-теоретическое исследование свойств известного волноводного инварианта С.Д. Чупрова (ИЧ). В отличие от более ранних работ, в которых в качестве источника использовались преимущественно ненаправленные (монопольные) источники, и изучались поля звукового давления (скалярные поля), в данной работе исследуются не только скалярные, но и векторные поля, образованные в волноводе направленными - комбинированными мультипольными источниками, обладающими направленностью как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Получено дифференциальное уравнение, позволяющее достаточно точно рассчитать значения ИЧ при различных условиях распространения сигналов и различных глубинах расположения источников и приемников. Это позволяет более простым, чем «полное компьютерное моделирование», способом прогнозировать инвариантность (устойчивость) ИЧ при вариации как гидрофизических условий в волноводе, так и геометрии эксперимента. Показано, что направленность источников в горизонтальной плоскости практически не влияет на свойства ИЧ, а направленность в вертикальной плоскости приводит к смещению веерной структуры полей амплитуд сигналов, но слабо влияет на значения ИЧ. Аналогичным образом изменяются свойства веерной структуры при использовании вертикальных проекций вектора колебательной скорости - несмотря на то, что для расчета ИЧ используется другое, отличное от скалярных полей аналитическое соотношение, значение ИЧ близко к (+1) на всех частотах и расстояниях, кроме тех, на которых возникают новые моды или же дислокации. На этих частотах и в этих зонах возникают знакопеременные выбросы с различными знаками и величинами. Делается вывод, что устойчивость ИЧ позволяет применять алгоритмы обработки сигналов, разработанные для скалярных полей и ненаправленных источников, к векторно-скалярным полям, сформированным, в том числе с использованием направленных источников.

Машошин А.И., Мельканович В.С. «Количественная оценка эффективности адаптивных алгоритмов пространственной обработки при поиске малошумного подводного аппарата в условиях интенсивного судоходства» с. 91-100

Описана методика и приводятся результаты модельной количественной оценки эффективности решения задачи обнаружения и отслеживания малошумного подводного объекта с применением трех алгоритмов пространственной обработки сигналов на выходе многоэлементной антенны - неадаптивного алгоритма Бартлетта, алгоритма Кейпона, а также алгоритма Кейпона, совмещенного с проекционной процедурой ограничения мощности сигналов сильных локальных источников.

Назаренко Ю.В., Сидоров Д.Д., Петников В.Г., Писарев С.В., Луньков А.А. «О точности оценок расстояния по времени распространения звуковых сигналов на арктическом шельфе» с. 101-109

В рамках численного моделирования проводятся оценки точности определения расстояния между подводными источниками и приемниками звука, находящимися на расстоянии в несколько километров друг от друга в Карском море в осенний период времени. Предполагается, что основным источником возможных ошибок при определении расстояния является отсутствие точных данных о вертикальном профиле скорости звука на трассе распространения акустических сигналов. Проанализированы данные сентября и ноября, в интервале между которыми имеют место существенные изменения профиля, когда вертикальный градиент скорости звука изменяется от отрицательных значений до положительных. Характерные значения вариаций скорости звука получены при статистической обработке гидрологических данных, взятых из базы World Ocean Database. Полученные результаты важны для анализа возможностей подводной акустической навигации.

Бычков О.П., Миронюк И.Ю., Солнцев И.А., Фараносов Г.А., Юдин М.А. «Анализ аэроакустических характеристик расчетной сверхзвуковой струи на основе данных численного моделирования» с. 110-124

Проведено численное моделирование аэроакустических характеристик сверхзвуковой струи, истекающей из сопла Лаваля в покоящееся пространство на расчетном режиме (число Маха М=2). Представлены результаты расчетов методом моделирования крупных вихрей (LES). Получены средние и пульсационные характеристики течения в струе, а также характеристики шума струи в дальнем поле, включая его азимутальный состав. Проведено сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными и показано их удовлетворительное соответствие. Сделан вывод о наличии различных механизмов генерации шума в рассматриваемой струе.

Косяков С.И., Куличков С.Н., Мишенин А.А., Голикова Е.В. «Особенности распространения в атмосфере нелинейных акустических возмущений от импульсных источников» с. 125-139

Рассматриваются особенности распространения в атмосфере нелинейных импульсных акустических возмущений. Приводятся данные об экспериментальном наблюдении формирования ударного фронта и перехода ударной волны в малоинтенсивную акустическую волну с трансформацией формы импульса и расширением фронта на дистанциях более 1000 км в условиях как сферического, так и цилиндрического распространения. Обсуждается влияние неустойчивости Кельвина–Гельмгольца при быстром сжатии газа на формирование структуры ударного фронта. В условиях атмосферы такая неустойчивость существенно влияет на диссипативные процессы в воздухе и формирует фронт нелинейной волны.

Комкин А.И., Быков А.И., Карнаухова Л.С. «Оптимизация диссипативных глушителей шума» с. 140-150

Рассмотрена методика подбора конфигурации диссипативных глушителей с требуемой акустической эффективностью. Особенность рассматриваемого подхода состоит в использовании интегрального показателя акустической эффективности и безразмерных геометрических параметров. Исследования проводились с помощью расчетов методом конечных элементов. В конечноэлементной модели диссипативного глушителя использовались акустические характеристики волокнистого звукопоглощающего материала, полученные по результатам экспериментальных исследований.

Ахи А.В. «Распознавание и классификация дельфинами (Tursiops truncatus) шумовых сигналов в условиях шумовой помехи и пространственной неопределенности их одновременного предъявления» с. 151-160

Исследована возможность слуховой системы дельфинов распознавать и классифицировать по определенным инвариантным признакам шумовые сигналы под воздействием шумовых помех и в условиях пространственной неопределенности одновременного предъявления положительных и отрицательных сигналов. Дельфины-афалины, обученные дифференцировать подобные сигналы, должны были решать эту задачу в условиях, имитирующих реальные морские, когда восприятие полезного шумового сигнала происходит на фоне похожих сигналов и на фоне шумовых помех. Сначала шумовые сигналы последовательно предъявлялись животному на фоне белого маскирующего шума. В дальнейшем дельфин должен был идентифицировать сигнал положительного класса из нескольких одновременно звучащих источников звука. Эффективность работы животного оценивалась при нескольких заданных уровнях шумовой помехи. При этом фактической шумовой помехой являлся как белый шум, так и одновременно звучащие отрицательные сигналы. Показано, что эффективность и помехоустойчивость слуховой системы дельфина зависит от степени альтернативности пространственной неопределенности одновременного предъявления сигналов.

Николаев А.С. «Распознавание психоневрологического состояния детей с расстройствами аутистического спектра по речевым сигналам: акустические и перцептивные характеристики» с. 161-168

Исследовано распознавание взрослыми психоневрологического состояния детей с расстройствами аутистического спектра (РАС), n=35, и типично развивающихся (ТР) детей, n=47, в возрасте 5–14 лет. Проведен перцептивный анализ, в котором приняли участие взрослые носители русского языка (аудиторы), n=206. Для перцептивного анализа созданы тестовые последовательности (аудиотесты), содержащие слова и фразы детей с РАС и ТР детей, отобранные из записей спонтанной речи. Перед аудиторами стояла задача на основе слухового восприятия определить психоневрологическое состояние ребенка: типичное-атипичное развитие. Проведен спектрографический анализ речевого материала детей с РАС и ТР детей. Фразы детей с РАС характеризуются более низкой по сравнению с фразами ТР детей скоростью речи, меньшим количеством слов, большей длительностью ударных и безударных гласных в словах, более высокими значениями частоты основного тона по фразе, слову, ударному и безударному гласному.

Boqiang Z., Qiangqiang Z., Qingwen H., Tianpai F., Gao X., Xin J. «Bandgap Mechanism of Phonon Crystals Coupled to Acoustic Black Holes» pp. 453-464

In this study, phonon crystal structures embedded in acoustic black holes are discussed. The low-frequency band gap is widened by exploiting the low-frequency, broadband and multimode properties of the acoustic black hole. The energy band properties of the acoustic crystal structure embedded in an acoustic black hole are calculated by means of a finite element method. The mechanism of band gap generation is investigated. The vibration transfer characteristics of finite period structures are analyzed. The influence of the structural parameters of the acoustic black hole is analyzed. The results show that the acoustic crystal structure embedded in an acoustic black hole has multiple band gaps in the 500 Hz band and the band gap coverage is increased to 45.18%. The starting bandgap is 16.10%lower than before embedding in the acoustic black hole and the width of the first bandgap expands to 173.03%of that before embedding in the acoustic black hole. The onset and termination frequencies of the first band gap are mainly determined by the vibrational modes of the scatterer and the acoustic black hole structure. The vibrational transfer of the finite period structure is analyzed and shows good damping characteristics in the bandgap interval. Finally, vibration experiments verify the vibration damping effect of the proposed coupled acoustic black hole phononic crystal, and the relevant findings of this paper can be used in the vibration damping design of plate structures, enriching the experience of research related to acoustic black holes.

Xu Y., Liu C., Cao Q., Li Y. «Real-Time Detection and Synergistic Effect of Acoustic Cavitation Excited by Pulse HIFU Based on Self-Sensing Ultrasound» pp. 476-486

High-intensity focused ultrasound (HIFU) is widely used in the treatment of benign and malignant tumors due to its advantages of noninvasiveness and high therapeutic efficiency. However, how to improve the efficiency of heat deposition in a short period of time is a key problem during HIFU thermal ablation. The acoustic cavitation excited by pulse HIFU has been proven to achieve HIFU efficiency enhancement. However, the real-time monitoring of acoustic cavitation is still an issue. In this study, a real-time detection method of acoustic cavitation is established based on self-sensing ultrasound, and the synergistic effect of acoustic cavitation excited by pulse HIFU is researched. The influences of the output power, pulse duration, irradiation depth on cavitation duration are respectively discussed by using the established cavitation detection method compared passive cavitation detection (PCD). The relationship between cavitation intensity and synergistic effect is discussed. The results have shown that the cavitation detection can real-time measure cavitation duration compared with PCD. In addition, during the cavitation detection of pulse HIFU, the synergistic effect of acoustic cavitation is obvious in HIFU ablation.

Yang Y., Peng B., Huang F., Zhu J., He Z., He P., Zhang W. «Temperature Characteristics of Rayleigh Wave and Leaky Surface Acoustic Wave Propagating in Langasite and its Application in Temperature Sensor» pp. 487-493

A SAW resonator based on langasite (LGS) substrate with (0, 138.5, 116.6°) cut was designed and fabricated. Simulation and experimental results demonstrate that the resonator has two resonance modes, one Rayleigh wave and the other leaky surface acoustic wave (LSAW). The temperature dependent resonance frequencies of both Rayleigh wave and LSAW had been studied. The results show that the turnover temperature of LSAW mode is below absolute zero, namely, the resonance frequency of LSAW changes monotonically in rather wide temperature range, such as from cryogenic to ultrahigh temperatures. Real-time temperature measurement shows that the temperature sensor based on the LSAW mode can effectively monitor the environment temperature, as the thermocouple does. Our work suggests that the LSAW temperature sensor has great application potential in aerospace field for wide temperature range sensing.

Gu X., Du J. «A Vortex Sound Model for the Prediction of Near-Field Aeroacoustic Noise from a Generic Side Mirror» pp. 538-548

A numerical model for investigating the aerodynamic sound generated by the interaction between flow and bluff body is developed, and then applied to the computation of near-field noise induced by the turbulent airflow passing through a generic side mirror. The flow field is simulated by employing the viscous vortex method. Then the sound sources within the computational domain are extracted from the simulated results with a vortex sound equation. The sound waves, sum of radiated sound and scattered sound, are determined using a time-domain boundary element method combined with the convolution quadrature method for improving the stability of the time marching algorithm. Further, the fast multipole method is adopted to enhance the computational efficiency. The computed pressure coefficients and surface pressure fluctuations match the measurements and simulations very well, and the obtained spectra of near-field aerodynamic sound are also close to the measured results. The comparisons of computed results of two additional cases with the previous studies demonstrate convincingly that the proposed model can effectively predict the flow-induced near-field noise.

Wang Z.Y., Yan Y., Gao Z., Shi B. «Inclined Crack Quantification of Plate-Like Structures Based on Circular Sensor Array and Lamb Waves» pp. 560-569

Cracks are one of the most common damages to thin plates. Therefore, rapid and accurate detection of cracks is of great significance in the nondestructive testing of thin plates. Most existing nondestructive testing technologies focus on crack localization rather than the quantification of the crack length and orientation. Therefore, this paper proposes a damage index, considering the wave attenuation during propagation, to quantify the crack length and orientation. Lamb waves are transmitted and received by a circular sensor array. Based on the abnormal reflection of the A0 mode of Lamb waves, the reflections at cracks are extracted by the Hilbert transform. The influence of the crack length and orientation are studied parametrically, and the relations between the proposed damage index and crack length and angle are given based on regression analysis.

«Erratum to: Study on Impact of Variable Thermal Conductivity or Laser Pulse on Reflected Elastic Waves in a Semiconductor Medium» pp. 592

In this article the author’s name S. M. Abo-Dahab was incorrectly written as S. M. Abo Dahab (2024. V. 70, 278-287)