Князева К.С., Шелест Е.Л., Шанин А.В. «Описание пластин с помощью матричного уравнения Клейна–Гордона» с. 625-632

Матричное уравнение Клейна–Гордона описывает волноводы с дискретной структурой сечения. Оно также может рассматриваться как модель сплошного волновода, полученная в результате применения волноводного метода конечных элементов. В данной работе изучается возможность описания изгибных колебаний тонкой пластины с помощью матричного уравнения Клейна–Гордона. Вопрос не является тривиальным, так как матричное уравнение Клейна–Гордона содержит производные по времени и по координате второго порядка, а изгибные колебания описываются уравнением с производной по координате четвертого порядка. В работе выводятся матричные уравнения Клейна–Гордона различной размерности для пластины. Показано, что линейная аппроксимация деформации пластины по сечению приводит к завышенным значениям жесткости пластины, но более сложные модели приводят к верным значениям.

Аносов А.А., Грановский Н.В., Ерофеев А.В., Мансфельд А.Д., Беляев Р.В., Казанский А.С. «Экспериментальная локализация источника теплового акустического излучения корреляционным методом» с. 633-639

В эксперименте с помощью корреляционного приема была проведена локализация источника теплового акустического излучения. Для этого использовалась приемная решетка из четырех датчиков. В качестве источника использовали охлажденный на 34°С относительно окружающей среды тефлоновый цилиндр диаметром 5.5 мм, который находился на расстоянии 770 мм от датчиков размером 20 мм. Локализация проводилась при двух положениях источника, расстояние между которыми было 10 мм. Средняя частота приема составляла 1.5 МГц. При локализации суммировались пространственные корреляционные функции, рассчитанные для трех пар соседних датчиков и для двух пар датчиков, расположенных “через один”. Полученные в эксперименте изображения источника были разнесены на 8.5 мм, размер изображений составил 6 мм для источника в центре и 6.5 мм для сдвинутого источника. Таким образом, полученное при заданной геометрии пространственное разрешение соответствует расчетным данным для решетки датчиков и значительно выше пространственного разрешения при некорреляционном приеме.

Теплых А.А., Зайцев Б.Д., Семёнов А.П., Бородина И.А. «Акустическое поле и энергетические характеристики щелевой моды в структуре "линия задержки–вакуумный зазор–резонирующая пластина ”» с. 640-647

Представлены результаты теоретического исследования структуры, включающей линию задержки на основе пластины ниобата лития Y–X среза с двумя встречно-штыревыми преобразователями для возбуждения и приема акустической волны с поперечно-горизонтальной поляризацией в диапазоне частот 1.5–2.2 МГц. Толщина пластины составляла 0.35 мм. Над линией задержки между преобразователями с некоторым зазором располагалась резонирующая пластина ниобата лития Y–X–140° среза. Моделирование производилось при помощи метода конечных элементов. При подаче ВЧ напряжения на входной преобразователь на частотной зависимости полных потерь наблюдались ярко выраженные пики резонансного поглощения, связанные с возбуждением щелевой акустической моды. Была вычислена скорость щелевой моды и впервые были найдены механические и электрические поля в линии задержки и в резонаторе. Показано, что на резонансных частотах происходит перекачка энергии акустической волны из линии задержки в резонатор. При этом в резонаторе возникает стоячая SH0 волна, которая содержит более 66% акустической энергии системы, что приводит к подавлению бегущей волны на выходе линии задержки. Этот вывод также подтверждается распределением амплитуды поперечно-горизонтальной компоненты механического смещения в линии задержки и в резонаторе на резонансных частотах и между ними.

Зобов К.В., Бардаханов С.П., Гапоненко В.Р., Труфанов Д.Ю., Гармаев Б.З. «Шумопоглощающие свойства нанопористых керамических гранул диоксида кремния» с. 648-658

Исследована возможность использования гранул, полученных из наноразмерных порошков диоксида кремния, в качестве материалов, поглощающих акустические колебания. Гранулы с размерами от сотен микронов до нескольких миллиметров были получены высушиванием во дных суспензий нанопорошков, дроблением сухих компактов с последующей классификацией по размерам. Получаемые материалы обладают открытой пористостью с порами нанометрового диапазона, объем которых составляет более 50% объема гранул. Затем они использовались как самостоятельный слой шумопоглощающего материала, а также в качестве модификатора поли мерных вспененных звукоизолирующих материалов, используемых, в частности, в автомобилях. Показано, что для гранулированных нанопористых материалов на основе наночастиц возможно нахождение оптимальных конфигураций в зависимости от требуемого диапазона частот подавления акустических колебаний. Использование насыпного слоя такого материала толщины 10 мм подняло коэффициент шумопоглощения подложки до значений выше 0.5 для частот от 400 до 1600 Гц. Результаты могут быть полезны для построения новых теоретических подходов в механике сплошных сред, в частности, в акустической физике.

Чупова Д.Д., Росницкий П.Б., Синицын В.Е., Мершина Е.А., Сапожников О.А., Хохлова В.А. «Компенсация аберраций при использовании мощного фокусированного ультразвука для деструкции миомы матки» с. 659-668

В численном эксперименте проанализировано искажение ультразвукового пучка при фокусировке через брюшную стенку в область миомы матки и проведена оценка возможности компенсации аберраций, вносимых неоднородностями тканей тела человека. Трехмерная акустическая модель органов женского малого таза была построена на основе анонимизированных данных КТ. Расчет поля проводился путем комбинации аналитического метода расчета интеграла Рэлея и псевдоспектрального метода решения волнового уравнения в неоднородной среде (программный пакет k-Wave). Дифракционный алгоритм компенсации аберраций основан на моделировании распространения сферической волны из точки фокуса на поверхность ультразвуковой фазированной решетки и оптимизации подбора фаз на ее элементах методом наименьших квадратов. Использовалась модель 256-элементного излучателя компактной формы с рабочей частотой f=1.2 МГц и диафрагменным числом F#=0.75. Продемонстрированы характерные искажения поля, такие как размытие фокальной области, снижение уровня давления в основном максимуме поля и возникновение побочных максимумов, сравнимых по амплитуде с основным, в отсутствие компенсации аберраций. Проведение компенсации аберраций позволило обеспечить точную фокусировку в целевую область и увеличить амплитуду давления в фокусе в 3.2 раза.

Швецов И.А., Швецова Н.А., Петрова Е.И., Луговая М.А., Константинова М.Г., Колпачева Н.А., Рыбянец А.Н. «Упругие потери и дисперсия в плотной и пористой сегнетожесткой пьезокерамике» с. 669-677

Представлены результаты сравнительного анализа упругих потерь и дисперсионных характеристик плотной и пористой сегнетожесткой пьезокерамики на основе цирконата-титаната свинца с одинаковым химическим составом. Для определения комплексных упругих модулей и их частотных зависимостей использовался метод спектрального анализа пьезорезонансных характеристик, включая основные и высшие резонансы толщинных колебаний дисковых образцов. Образцы пьезокерамики были получены традиционным способом синтеза и спекания, а пористая структура формировалась с применением модифицированного метода выжигания порообразователя. В пористых материалах выявлены участки аномальной упругой дисперсии, связанные с изменением соотношения между длиной волны резонансных колебаний и характерным размером неоднородностей пористой микроструктуры при увеличении частоты.

Моргунов Ю.Н., Буренин А.В., Голов А.А. «Исследование особенностей глубоководного приема импульсных широкополосных сигналов при излучении из протяженного шельфа в Японском море» с. 678-684

Обсуждаются теоретические и экспериментальные результаты исследований распространения импульсных псевдослучайных сигналов в Японском море на квазистационарной акустической трассе протяженностью до 144 км при воздействии последствий тайфуна на гидрологические условия. Исследован случай распространения сигналов с центральной частотой 400 Гц из протяженного шельфа в глубокое море при осуществлении приема на глубинах 69, 126, 680 и 914 м. Для приема сигналов была использована дрейфующая система с распределенными по глубине до 1000 м гидрофонами с возможностью длительной регистрации на фиксированных глубинах. Анализ экспериментально полученных импульсных характеристик показал, что на всех горизонтах с одинаковым временем фиксируется группа лучевых приходов длительностью около 0.5 секунд с максимальным по амплитуде пиком, находящимся в большинстве случаев в центре. По результатам эксперимента были рассчитаны эффективные скорости распространения сигналов, принятых на различных глубинах, и сформулированы выводы о возможности решения задач высокоточного позиционирования подводных объектов различного назначения на глубинах до 1000 м и удалении на сотни километров от постов управления.

Раевский М.А., Бурдуковская В.Г. «Совместное влияние внутренних волн и ветрового волнения на коэффициент усиления вертикальной антенны в мелком море» с. 685-694

Приведены результаты теоретического исследования влияния случайных внутренних волн и ветрового волнения на коэффициент усиления вертикальной антенной решетки в мелком море. Предложен алгоритм расчета корреляционной матрицы сигнала на апертуре антенной решетки в условиях совместного воздействия фона внутренних волн и поверхностного волнения, использующий разделение флуктуаций акустических мод на высокочастотную и низкочастотную компоненты. При этом учитываются межмодовые корреляции, т.е. интерференционная структура акустического поля в волноводе. Для волновода с летней гидрологией проведено численное моделирование вертикальной функции когерентности сигнала и коэффициента усиления антенной решетки в зависимости от ее удаления от источника. При этом, для сравнения, используются различные методы пространственной обработки сигнала: метод ФАР и оптимальные алгоритмы (линейный и квадратичный). Обсуждается влияние фона внутренних волн на коэффициент усиления антенной решетки в зависимости от акустических параметров донного грунта. Анализируются также результаты численного моделирования коэффициента усиления вертикальной антенны при совместном влиянии фона внутренних волн и ветрового волнения.

Копьев В.Ф., Чернышев С.А. «Акустическая неустойчивость кругового вихря со сглаженным профилем завихренности в дозвуковом и сверхзвуковом случае» с. 695-708

Известно, что возмущения локализованного вихря могут обладать двумя специфическими механизмами взаимодействия с окружающим потоком. Первый связан с потерей энергии течением, что при отрицательной энергии вихревых возмущений приводит к неустойчивости. Второй представляет собой майлсовский механизм взаимодействия колебаний вихревого ядра с возмущениями в окрестности критического слоя (линия тока, на которой фазовая скорость возмущений совпадает со скоростью среднего течения), сопровождающийся потоком энергии из этой окрестности, приводящим в случае отрицательной энергии колебаний к их демпфированию (и, наоборот, к майлсовской неустойчивости при положительной энергии возмущений ядра). Впервые рассмотрено течение, в котором оба этих механизма реализуются одновременно. Для этого рассматриваются возмущения круговых вихрей с отрицательной энергией, для которых реализуются как акустическая неустойчивость, так и майлсовское демпфирование. Показано, что в случае слабой сжимаемости майлсовский механизм может полностью подавить акустическую неустойчивость, однако в случае более сильной потери энергии за счет акустического излучения, акустическая неустойчивость будет доминировать. Аналитически исследовано влияние различных параметров на перечисленные эффекты и установлен количественный критерий акустической неустойчивости вихря со сглаженным профилем завихренности. Рассмотрен эффект акустической неустойчивости в случае больших скоростей в ядре вихря, включая сверхзвуковое течение. Скорость потока усиливает инкремент акустической неустойчивости за счет более эффективного излучения звука, что делает возможным неустойчивость вихрей с более сильной сглаженностью. Этот эффект показывает, что поведение вихревых структур в высокоскоростных струях может принципиально отличаться от случая, характеризующегося малым числом Маха, и интенсифицировать за счет акустической неустойчивости колебания вихрей, которые в дозвуковом случае характеризуются сильным демпфированием. Показано также, что в несжимаемом течении с вихрем, ограниченным импедансными стенками, реализуется альтернативный акустическому механизм потери энергии. В этом случае майлсовское демпфирование также может быть преодолено, причем в отличии от механизма, реализуемого уходящими акустическими волнами, потеря энергии вихрем за счет поглощения стенками цилиндра может быть существенно более эффективной, что приводит к расширению области неустойчивости на течения с более гладкими профилями завихренности.

Кудашев Е.Б., Яблоник Л.Р. «Моделирование работы скалярных волновых фильтров – изотропных вейвлетов – в поле пристеночных турбулентных пульсаций давления» с. 709-716

Проведены расчетные оценки результатов скалярной фильтрации в поле пристеночных турбулентных пульсаций давления под однородным пограничным слоем. Основное внимание уделено работе предельно компактных скалярных волновых фильтров, сформированных из двух приемных элементов – центрального круглого и примыкающего к нему внешнего кольцевого. Такой двухэлементный приемник работает как волновой фильтр и может трактоваться как изотропный вейвлет, если регистрируемый суммарный сигнал при когерентном пульсационном воздействии на элементы равен нулю. Установлено, что двухэлементные фильтры-вейвлеты способны обеспечить удовлетворительное решение задачи оценки характеристик скалярного спектра. Результаты фильтрации близки при различных гладких распределениях локальной чувствительности по радиусу. Внешние диаметры двухэлементных приемников составляют примерно 1.5 длины волны, на которую настроен волновой фильтр. Трехэлементные скалярные волновые фильтры-вейвлеты с двумя кольцевыми элементами и внешним диаметром примерно 2.2 длины регистрируемой волны способны заметно улучшить качество фильтрации в коротковолновой зоне волнового спектра. Отмечена перспективность применения исследованных приемников в задачах пространственного вейвлет-анализа турбулентных полей пристеночных пульсаций давления.

Кшевецкий С.П., Курдяева Ю.А., Гаврилов Н.М., Куличков С.Н. «Солитонный распад акустико-гравитационных волн в атмосфере: 1. Уравнение КДВ–Бюргерса» с. 717-730

Исследуется процесс распространения и распада длинных низкочастотных нелинейных акустико-гравитационных волн в верхней атмосфере. Рассматривается одна спектральная волновая мода, для которой, с помощью сформулированного варианта вариационного принципа для слоя жидкости, выведено приближенное нелинейное уравнение Кортевега–де Вриза–Бюргерса. Коэффициенты выведенного уравнения зависят от высоты. В работе исследован вопрос о распаде волны на волны-солитоны меньшего масштаба. Выписаны условия распада волн и выписаны формулы для оценки масштабов вторичных волн-солитонов, образующихся при распаде и первичной волны. Показано, что распад волн может происходить только в определенных слоях, определяемых вертикальной структурой волны.

Канев Н.Г., Римская-Корсакова Л.К., Марголина И.Л., Комкин А.И. «Звуковой ландшафт мегаполиса: влияние адаптации человека к звуковой среде на оценку ее качества» с. 731-741

Создание тихих зеленых зон для акустической разгрузки способствует улучшению качества жизни горожан в шумных городах, снижению уровня стресса и усилению уникальности городских пространств. Количественные меры оценки качества звуковой среды востребованы в процессах проектирования таких зон, обеспечивая гармонию между урбанистической динамикой и потребностью человека в тишине. Считается, что адаптация человека к звуковой среде приводит к тому, что жители мегаполисов перестают замечать раздражающие звуки, хотя это не отменяет их вредного воздействия на нервную систему, вызывая ее истощение. В интересах изучения свойств восприятия звуковой среды в зависимости от ее свойств, а также степени адаптации жителей к среде, проведено перекрестное сопоставление оценок качества звуковых сред, а также значений акустических характеристик пространств на территориях, прилегающих к учебным корпусам двух ведущих университетов – МГУ и МГТУ, двумя группами респондентов. Первую группу составили 30 студентов третьего курса МГУ, вторую – 25 студентов третьего курса МГТУ. Для оценки качества звуковой среды применяли метод слуховой экспертизы, введенный международной организацией по стандартизации для анализа звуковых ландшафтов (ISO). Мы исходили из того, что студенты двух университетов хорошо адаптированы к звуковой и ландшафтной среде г. Москвы, а за годы обучения у них сформировалось устойчивое отношение к среде своего университета. Сравнение оценок качества звуковых сред и их акустических свойств указывает, что студенты из МГУ были менее чувствительны к громким Шумам и тихим Звукам природы на территориях двух университетов. Причиной таких различий могла быть адаптация студентов МГУ к среде своего университета, способствующая естественной аудиовизуальной разгрузке и повышающая психоэмоциональную устойчивость.

Фикс И.Ш., Фикс Г.Е. «Сравнение эффективности методов уменьшения интегрального уровня излучения монопольного источника» с. 742-750

Рассмотрены задачи снижения интегрального уровня излучения монопольного источника активным методом с использованием сложного сферического излучателя и пассивным методом, использующим простой поглотитель (согласованная сфера). Произведено сравнение эффективности активного метода с применением процедуры, позволяющей получить устойчивое решение по отношению к случайным ошибкам в элементах активной системы и пассивного метода компенсации. Продемонстрировано, что для небольших величин ошибок и малых размеров сферы более эффективен активный метод компенсации, для больших размеров сферы – пассивный метод.

«Памяти Леонида Рафаиловича Гаврилова (25.05.1938–25.09.2025)» с. 751-753

25 сентября 2025 г. ушел из жизни Леонид Рафаилович Гаврилов, главный научный сотрудник Акустического института им. академика Н.Н. Андреева, доктор технических наук, один из основоположников важных научных направлений в области медицинской акустики.

«Поправка к статье "Акустические течения в полусферической капле жидкости на вибрирующей подложке” [Акуст. журн. 2025. Т. 71. № 3. С. 347-359]» с. 754

В статье Лебедев-Степанов П.В. “Акустические течения в полусферической капле жидкости на вибрирующей подложке”, Акуст. журн. 2025. Т. 71. С. 347-359, допущены опечатки в формуле (П61) и Таблице 1 (верхние 2 строки в левом столбце).