Аносов А.А., Грановский Н.В., Ерофеев А.В., Мансфельд А.Д., Беляев Р.В., Казанский А.С. «Проверка соотношений, полученных в радиоастрономии, при корреляционном приеме теплового акустического излучения» с. 807-814
Осуществлен корреляционный прием теплового акустического излучения парой датчиков. В эксперименте использовали приемники с разной полосой пропускания, меняли размер нагретых источников и расстояние от источников до приемников, а также сдвигали источники в поперечном направлении перпендикулярно акустической оси системы. Для каждого случая с помощью соотношений, используемых в радиоастрономии, были рассчитаны корреляционные функции теплового акустического излучения. Показано, что полученные в экспериментах и рассчитанные кросскорреляционные функции близки с учетом погрешности измерений.
Акустический журнал, 70, 6, с. 807-814 (2024) | Рубрики: 06.18 06.23 10.04
Семёнов А.П., Зайцев Б.Д., Теплых А.А., Бородина И.А. «Применение пьезоэлектрического резонатора для восстановления параметров контактирующей жидкости» с. 815-827
Исследовано влияние проводящих и непроводящих жидкостей на характеристики пьезоэлектрического резонатора с продольным электрическим полем, погруженного в жидкость. Резонатор, работающий на продольной акустической моде с резонансной частотой около 4 МГц, представлял собой диск из лангасита X-среза с круглыми электродами на обеих сторонах. Резонатор закрепляли в основании контейнера, который заполняли исследуемой жидкостью. Затем реальная и мнимая части его электрического импеданса в зависимости от частоты измерялись векторным анализатором цепей. Была построена модернизированная электромеханическая схема такого резонатора, учитывающая влияние проводимости и диэлектрической проницаемости жидкости на изменение эффективной площади электродов. Продемонстрирована возможность определения модуля упругости, коэффициента вязкости исследуемой жидкости и величин дополнительных элементов эквивалентной схемы путем фиттинга рассчитанных частотных зависимостей комплексного электрического импеданса резонатора, погруженного в жидкость, к измеренным зависимостям.
Акустический журнал, 70, 6, с. 815-827 (2024) | Рубрики: 04.08 06.23 14.02
Юсупов В.И. «Особенности лазероиндуцированной термокавитации воды» с. 828-837
Исследованы особенности термокавитации воды вблизи торца волокна при ее нагреве непрерывным лазерным излучением с длиной волны 1.94 мкм. Динамические процессы изучались оптическими и акустическими методами. Установлено, что импульсы давления на начальном участке термокавитации, связанные с взрывным вскипанием воды, являются значительно меньшими по сравнению с импульсами давления при схлопывании образующихся парогазовых пузырьков. Спектр генерируемого акустического сигнала простирается свыше 10 МГц, при этом спектральные распределения наиболее низкочастотных и наиболее высокочастотных флуктуаций описываются законом 1/f. Показано, что пиковые мощности импульсов давления в отдельных актах термокавитации связаны с частотами их повторяемости зависимостью ∼1/f1.4. Вейвлет анализ показал, что при термокавитации наблюдается чередование “случайных” и “каскадных” процессов. В специальном акустическом эксперименте было установлено, что на начальном этапе термокавитации рост давления происходит примерно в течение 250 нс. Относительно длительный рост давления объясняется тем, что взрывное вскипание происходит во многих точках объема перегретой жидкости, а цепная реакция последовательного появления критических зародышей связана с распространением ударных волн.
Акустический журнал, 70, 6, с. 828-837 (2024) | Рубрики: 0 06.05 06.17 06.18
Бахтин В.К., Вировлянский А.Л., Дерябин М.С., Казарова А.Ю. «Оценка амплитудно-частотной характеристики источника звука по измерениям в бассейне с отражающими границами» с. 838-843
Приведены результаты лабораторного эксперимента по тестированию метода реконструкции звукового поля, возбуждаемого калибруемым источником в свободном пространстве, по измерениям поля, возбужденного тем же источником в бассейне с отражающими границами. Процедура реконструкции базируется на использовании эталонного акустического монополя и сопоставлении полей, излученных им из специально выбранных точек бассейна, с полем калибруемого источника. Выполнена оценка частотной зависимости интенсивности поля калибруемого источника, усредненной по сфере большого радиуса.
Акустический журнал, 70, 6, с. 838-843 (2024) | Рубрики: 04.11 04.14 07.22
Григорьев В.А. «Флуктуации интенсивности звука, вызванные движением солитонов внутренних волн в эксперименте ASIAEX» с. 844-864
Рассматривается один из эпизодов эксперимента ASIAEX 2001 (Южно-Китайское море), в котором вдоль двух стационарных акустических трасс длиной 32 и 19 км двигался крупный солитон внутренних волн, и наблюдались связанные с этим флуктуации интенсивности низкочастотного звука (224 и 300 Гц). В ходе исследования было обнаружено явление постоянства доминирующей частоты флуктуаций с течением времени. Например, при шестичасовом движении солитона вдоль длинной трассы, где глубина моря изменялась в три раза (с 350 до 120 м), а скорость солитона – в два раза (с 2 до 1 м/с), доминирующая частота флуктуаций оставалась приблизительно постоянной и равной 1.5 ц/ч с точностью 10%. В работе анализируются причины данного явления. Для этого солитон рассматривается в рамках двухслойной модели водной среды, а распространение звука – в рамках модовой и лучевой теорий. Согласно лучевой теории, доминирующая частота флуктуаций определяется отношением скорости солитона к циклу луча, ответственному за доминирующие флуктуации. В модовой теории получено аналогичное выражение, где роль цикла луча играет комбинация пространственных периодов биения нескольких пар мод. Показано, что при изменении глубины моря скорость солитона и цикл луча изменяются практически пропорционально, в результате чего доминирующая частота флуктуаций остается постоянной. Описанное явление может иметь универсальный характер и не ограничиваться акваторией ASIAEX. Постоянство доминирующей частоты позволяет, в частности, определить переменную скорость солитона как функцию времени или расстояния, что успешно продемонстрировано в работе и может быть использовано для акустического мониторинга солитонов.
Акустический журнал, 70, 6, с. 844-864 (2024) | Рубрики: 07.03 07.15 07.16
Беляев И.В., Копьев В.Ф., Миронов М.А. «Акустическое излучение турбулентного пограничного слоя, образующегося над плоской гладкой границей» с. 865-877
Изложена последовательная теория генерации звука в турбулентном пограничном слое, развивающемся над плоской гладкой границей при малых числах Маха. Основным источником звука и длинноволновой части пульсаций давления на обтекаемой границе являются приходящие сдвиговые (вязкие) волны, генерируемые лайтхилловскими квадруполями в пристенной области турбулентного пограничного слоя. Показано, что при увеличении числа Рейнольдса (уменьшении вязкости) роль вязкости в генерации звука не уменьшается, а увеличивается. Даны количественные оценки спектра удельной звуковой мощности, генерируемой в турбулентном пограничном слое.
Акустический журнал, 70, 6, с. 865-877 (2024) | Рубрики: 07.15 08.05 10.01
Бычков О.П., Фараносов Г.А. «Применение метода собственного ортогонального разложения для анализа звукового поля аэроакустических источников» с. 878-890
Предложено использовать метод собственного ортогонального разложения в частотной области (SPOD) для идентификации мультипольной структуры аэроакустических источников по измерениям в дальнем звуковом поле. Метод протестирован на примерах с модельными точечными мультиполями, а также проверен в эксперименте применительно к анализу шума обтекания цилиндра и шума турбулентной струи.
Акустический журнал, 70, 6, с. 878-890 (2024) | Рубрики: 08.05 08.06 08.12
Кшевецкий С.П., Курдяева Ю.А., Гаврилов Н.М. «Волны в тяжелом стратифицированном газе: подзадачи для акустических и для внутренних гравитационных волн» с. 891-906
Рассматриваются двумерные линеаризованные гидродинамические уравнения, описывающие распространение волн в стратифицированном тяжелом газе. Система гидродинамических уравнений переформулирована как одно операторное уравнение типа Шредингера. Рассматриваются волны, у которых β=Lz/Lx<<1, где Lz и Lx– характерные вертикальный и горизонтальный масштабы, Lx соответственно, и изучается асимптотика решений при β→0. Показано, что множество решений по зависимости от β образует два непересекающихся класса. Для решений из каждого из выделенных классов предложена своя, асимптотическая при β→0, приближенная система уравнений. Выделенные классы решений – это акустические и внутренние гравитационные волны. Показано, что у акустических и гравитационных волн гидродинамические переменные связаны некоторыми стационарными соотношениями, различными для каждого класса. Это позволяет поставить задачу о выделении вкладов акустических и гравитационных волн в начальном условии. Показано существование решения этой задачи о разделении волн. Приведены примеры решения задачи о разделении общей задачи на подзадачи о распространении акустических и гравитационных волн. Получены оценки разделения энергии начального возмущения по типам волн.
Акустический журнал, 70, 6, с. 891-906 (2024) | Рубрики: 06.01 08.01 08.02
Жостков Р.А., Жарков Д.А. «Амплитудные характеристики волн рэлеевского типа в горизонтально-неоднородных слоистых средах» с. 907-920
Аналитически и численно рассмотрено распространение поверхностной акустической волны (ПАВ) рэлеевского типа вдоль свободной границы слоистого полупространства с плавным изменением его упругих параметров по горизонтали. Рассчитано изменение амплитуды ПАВ для перехода волны из однослойной системы в однослойную, однослойной в двухслойную и двухслойной в двухслойную в зависимости от упругих параметров, а также длины зондирующей волны. Показано, что амплитуда ПАВ уменьшается при увеличении скорости продольных волн и плотности среды по мере ее распространения, а при увеличении скорости поперечных волн в среде амплитуда ПАВ может как увеличиваться, так и уменьшаться. Изменение амплитуды ПАВ, связанное с изменением скорости продольных волн, сильнее, поэтому этот параметр следует учитывать в прикладных методах. Показано, что величина доминантной длины волны зависит как от геометрических, так и упругих параметров системы.
Акустический журнал, 70, 6, с. 907-920 (2024) | Рубрики: 06.03 06.13
Римская-Корсакова Л.К., Канев Н.Г., Комкин А.И., Шуляпов С.А. «Звуковые ландшафты в городской среде: субъективное восприятие и объективный контроль» с. 921-932
Международная организация по стандартизации (ISO) ввела термин “звуковой ландшафт”, определяющий “акустическую среду, воспринимаемую или понимаемую человеком/людьми в контексте”, а также предложила меры для количественной оценки эмоциональных реакций человека на звуковую среду. Целью данной работы была верификация стандартного метода ISO, в котором эмоциональные реакции человека оценивали координатами точек на плоскости “Приятность-Событийность”, где координата “Приятности” оценивала то, насколько среда была приятной для субъекта, т.е. свойства субъекта, а координата “Событийности” – то, насколько среда была событийной, т.е. свойства среды. Для получения координат точек проводили аудиовизуальную экспертизу среды, вместе с которой измеряли акустические характеристики и используемые в психоакустике показатели субъективных качеств звуковой среды. Характеристики и показатели сопоставляли с координатами “Приятности” и “Событийности”. Показано, что для человека звуковая среда могла быть вполне приятной, когда физические характеристики превышали установленные санитарные нормы или, наоборот, неприятной, когда физические характеристики не превышали такие нормы. Полученные результаты подтвердили обоснованность, информативность и целостность метода оценки звуковых ландшафтов, а также его доступность для непрофессиональных экспертов. Предложенные меры могут быть использованы для инженерного проектирования благоприятной звуковой среды городских территорий.
Акустический журнал, 70, 6, с. 921-932 (2024) | Рубрики: 10.01 10.04 13.01
Корольков А.И., Лаптев А.Ю., Шанин А.В. «Учет вязких и термических эффектов во времени в вычислительных задачах акустики» с. 933-940
Исследуется задача распространения акустических волн с термовязкими граничными условиями. Для термовязких граничных условий формулируется временная постановка, основанная на понятии дробной производной. Дается слабая формулировка задачи, которая с помощью метода конечных элементов сводится к системе интегро-дифференциальных уравнений типа Вольтерры. Для численного решения данной системы строится неявная конечно-разностная схема. Для ее верификации моделируется задача о распространении звука в тонкой трубе, результаты численного моделирования сравниваются с аналитическим решением.
Акустический журнал, 70, 6, с. 933-940 (2024) | Рубрики: 04.12 06.10
Рябов В.А. «Морфология и некоторые слуховые механизмы наружных ушей дельфина афалина (Tursiops truncatus) и человека» с. 941-952
Установлено, что роль наружных слуховых проходов у дельфина играют соответствующие подбородочные каналы, мандибулярные каналы и мягкие ткани, заполняющие каналы. Показано, что слуховые проходы дельфина максимально вынесены на острие рострума навстречу отраженным от подводных объектов эхо и звукам, в отличие от слуховых проходов человека, расположенных по бокам головы. У дельфина механизмы формирования уникальных признаков локализации эхо и звука в пространстве обусловлены асимметрией морфологических структур левого и правого наружного уха, их волновыми размерами, а также количеством слуховых проходов, их положением и архитектурой. Однако у человека эти механизмы обусловлены симметрией расположения слуховых проходов и ушных раковин на левой и правой половине головы и расстоянием между ними. У дельфина наружные уши адаптированы для утилизации деструктивной интерференции когерентных эхо от мешающих объектов с целью повышения отношения полезное эхо/мешающее отражение. В целом слух дельфина как часть его эхолокационной системы, и слух человека, обуславливают принципиальные различия морфологии и слуховых механизмов уже на уровне их наружных ушей.
Акустический журнал, 70, 6, с. 941-952 (2024) | Рубрики: 13.06 13.07
Raghib R., Naciri I., Khalfi H., Elmaimouni L., Yu J., Benami A., Bybi A. «A Semi-Analytical Approach for Analyzing Acoustic Wave Propagation in Three-Dimensional Hexagonal FGM pipes» pp. 1-24
This study presents a semi-analytical approach for analyzing acoustic wave propagation in three-dimensional hexagonal functionally graded (FGM) pipes composed of Aluminum (Al) and silicon nitride (SN), employing the Legendre polynomial method. Two different configurations of FGM pipes, namely (SN/Al/SN) and (Al/SN/Al), are investigated by solving the governing motion equations. The characteristics of phase velocity and normalized frequency dispersion curves for various modes and frequencies are analyzed, revealing the complex wave behavior arising from the hexagonal structure. The study examines the effects of material gradients, pipe geometry, and boundary conditions, highlighting the strong influence of normal stresses on boundary conditions. Additionally, the distribution of acoustic wave energy is found to be mainly confined to the interior of the cylinder. Our results demonstrate a high level of agreement with existing research, affirming the precision and reliability of our method. The Legendre polynomial method accurately captures wave propagation in functionally graded pipes, offering a versatile approach applicable to various structures. These findings provide valuable insights into acoustic wave behavior in functionally graded pipes, with potential applications in non-destructive testing, material characterization, and structural health monitoring.
Acoustical Physics, 70, 6, pp. 1-24 (2024) | Рубрики: 04.09 06.03