Том 70, № 3 (2024)

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 конечно-элементной модели диссипативного глушителя использовались акустические характеристики волокнистого звукопоглощающего материала, полученные по результатам экспериментальных исследований.

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.