Изучение обратных сдвиговых волн в пьезоэлектрических пластинах кристаллов класса 2mm на основе асимптотического разложения дисперсионных уравнений
Изучение обратных сдвиговых волн в пьезоэлектрических пластинах кристаллов класса 2mm на основе асимптотического разложения дисперсионных уравнений
И. А. Недоспасов$^1$, В. Г. Можаев$^2$, И. Е. Кузнецова$^1$
Из разложения дисперсионных уравнений вблизи точек рождения высших мод следует, что дисперсионные зависимости для изучаемых волн можно представить в виде суммы двух слагаемых, соответствующих двум различным механизмам возникновения обратных волн. Одно из них пропорционально кривизне кривой медленности в вертикальном направлении. Второе пропорционально отрицательному смещению волновых лучей при отражении. Конкуренция этих двух механизмов объясняет и описывает количественно спектр и существование обратных сдвиговых волн в случае X-среза, либо их отсутствие в случае Y-среза в пластинах кристаллов KNbO$_3$ класса 2mm.
Показать АннотациюНеоднородные вязкие волны, генерируемые пластинами конечных размеров
Неоднородные вязкие волны, генерируемые пластинами конечных размеров
А. С. Павловский, С. А. Июдина, Н. Г. Семёнова
Численно решена система нестационарных нелинейных уравнений, описывающих движение осциллирующей бесконечно тонкой пластины конечной длины в несжимаемой вязкой жидкости. Решение получено в виде поля колебательных скоростей вязкой волны как функции безразмерных параметров: безразмерной длины l и безразмерного колебательного смещения пластины a. Построены траектории движения частицы жидкости в таком поле. Показано, что они отличаются от прямых, перпендикулярных направлению распространения, характерных для идеализованных (линейных) поперечных вязких волн. Появляется горизонтальная составляющая колебательной скорости частицы жидкости, зависящая от величины a. Качественно проанализированы особенности скорости распространения вязкой волны, возбужденной пластиной конечных размеров.
Показать АннотациюОценка геометрических и акустических параметров тонкостенных объектов с использованием волн Лэмба
Оценка геометрических и акустических параметров тонкостенных объектов с использованием волн Лэмба
Д. В. Перов, А. Б. Ринкевич, О. В. Немытова
В работе предложен алгоритм локализации дефектов в тонкостенных объектах на основе анализа дисперсионных характеристик волн Лэмба. Показано, что использование методики определения мгновенной частоты сигнала с использованием вейвлетного преобразования позволяет восстановить протяженные участки зависимостей времени групповой задержки от частоты для различных мод волн Лэмба. Дополнительным преимуществом предлагаемого метода является его высокая помехоустойчивость.
Показать АннотациюВариационная модель пьезоэлектрического резонатора в форме прямоугольного параллелепипеда
Вариационная модель пьезоэлектрического резонатора в форме прямоугольного параллелепипеда
А. А. Теплых, Б. Д. Зайцев, А. М. Шихабудинов, И. А. Бородина
В статье представлена теория вынужденных колебаний пьезоэлектрического резонатора в форме прямоугольного параллелепипеда. В основе метода лежит представление неизвестных компонент механического смещения и электрического потенциала внутри резонатора в виде линейных комбинаций ортогональных базисных функций. В качестве базисных функций для тела прямоугольной формы были выбраны полиномы Лежандра. Неизвестные коэффициенты, входящие в эти линейные комбинации определяются из условия стационарности лагранжиана, описывающего систему. В отличие от известного метода RPR (rectangular parallelepiped resonance), который позволяет рассчитать собственные частоты для свободного резонатора, представленный метод определяет распределение механических и электрических полей внутри резонатора для заданной возбуждающей частоты. Преимуществом метода является возможность использования комплексных материальных констант, что позволяет учесть вязкость и электрическую проводимость материала резонатора.
Показать АннотациюУточнение материальных констант пьезокерамики ЦТС-19 при помощи акустического резонатора в виде диска
Уточнение материальных констант пьезокерамики ЦТС-19 при помощи акустического резонатора в виде диска
А. А. Теплых, Б. Д. Зайцев, А. М. Шихабудинов, И. А. Бородина
В данной работе сделана попытка уточнения материальных констант для образцов из пьезокерамики ЦТС-19 в виде диска методом широкополосной акустической спектроскопии. При помощи прецизионного LCR измерителя был измерен комплексный электрический импеданс каждого резонатора в широком диапазоне частот. Затем была создана теоретическая модель резонатора при помощи двумерного осесимметричного метода конечных элементов. При помощи данной модели была решена обратная задача с использованием алгоритма Нелдера-Мида и вычислены уточненные значения всех 10 материальных констант пьезокерамики для каждого исследованного образца. Проведено сравнение уточненных значений со значениями, ранее опубликованными в литературе.
Показать АннотациюТеоретический анализ крутящего момента, оказываемого закрученным ультразвуковым пучком на расположенный в жидкости поглотитель
Теоретический анализ крутящего момента, оказываемого закрученным ультразвуковым пучком на расположенный в жидкости поглотитель
М. Е. Терзи, С. А. Цысарь, П. В. Юлдашев, О. А. Сапожников
Волны любой природы переносят энергию и количество движения. При определенных конфигурациях волновых пучков возможен также перенос углового момента; такие пучки называются «закрученными». В настоящей работе исследуется способность закрученного акустического пучка мегагерцового диапазона вращать поглотитель большого размера (диаметром в несколько десятков длин волн) в жидкости. Закрученный пучок формировался в воде пропусканием ультразвукового излучения от фокусирующего пьезокерамического источника через неоднородную по толщине 12 секторную фазовую пластину из оргстекла. Пучок распространялся вертикально вверх и направлялся на акустический поглотитель в виде цилиндра диаметром 10 см и высотой 3 см, изготовленного из силиконовой резины. Поглотитель был свободно подвешен на тонкой упругой нити. Продемонстрировано, что при облучении поглотителя он приводится во вращение. С помощью сканирования акустического поля в поперечной плоскости миниатюрным гидрофоном находились двумерные распределения амплитуды и фазы волны, и на их основе рассчитывался приложенный к поглотителю момент радиационной силы пучка. Результаты расчетов находятся в согласии с проведёнными наблюдениями.
Показать АннотациюВиброакустика самолетов с двигателями нового поколения (проблемы и решения)
Виброакустика самолетов с двигателями нового поколения (проблемы и решения)
В. С. Бакланов
Задача выполнения самолётами нового поколения будущих шумовых стандартов (гл. 14 ICAO) по защите окружающей среды требует перехода на двигатели большой степени двухконтурности всех типов магистральных самолётов. Вибрационный и акустические спектры турбовентиляторных двигателей большой степени двухконтурности смещаются в низкочастотную часть звукового спектра. Это вызвано снижением частоты вращения ротора вентилятора и низкочастотных составляющих возмущающего воздействия газовоздушного тракта двигателя, что будет определять характер шума самолетов и виброакустического воздействия двигателей на планер и требует нового подхода к разработке средств для снижения шума и вибрации.
Показать АннотациюЧисленное моделирование шума биротативного винтовентилятора
Численное моделирование шума биротативного винтовентилятора
И. П. Бойчук$^1$, Ю. И. Руднев$^2$
В работе предлагается численный метод моделирования шума биротативного винтовентилятора, который позволяет сочетать разумную степень точности оценки аэродинамического шума с приемлемой скоростью проведения расчетов. Это достигается в применении упрощенной схемы расчета гидродинамической задачи с использованием вихревого панельного метода и упрощенного метода Фокса Вильямса – Хоукинса (явные формулы Фарассата) для расчета акустики. Предлагаемый подход может быть использован для определения тонального шума ротора. Он характеризуется простотой реализации, высокой скоростью проведения расчетов, возможностью учета шума, возникающего при взаимодействии вихревого следа, сходящего с лопастей переднего ротора, с решеткой лопастей заднего. Данный метод применим для предварительных оценок шума на этапе проектирования.
Показать АннотациюИсследование акустического импеданса отверстия при высоких уровнях звука
Исследование акустического импеданса отверстия при высоких уровнях звука
А. И. Быков$^1$, А. И. Комкин$^1$, М. А. Миронов$^2$
Исследовано влияние амплитуды звукового давления на акустический импеданс поперечной перегородки с отверстием в канале. Получены зависимости мнимой и действительной частей импеданса для различных отношений диаметра отверстия к диаметру канала на нелинейных режимах.
Показать АннотациюТехнология расчета вибраций и звукоизлучения конструкций морских сооружений
Технология расчета вибраций и звукоизлучения конструкций морских сооружений
Е. А. Завгородний
Показана возможность точного решения задач вибраций и звукоизлучения конструкций бесконечных пластин, соединенных круговыми инерцион-ными связям, в акустических средах с использованием одномерных преобразований Бесселя. Выявлена роль резонансов участков пластин на звуковые и вибрационные поля конструкции. Результаты могут быть использованы при проектировании конструкций судов и морских сооружений.
Показать Аннотацию