Выпуск 6, 2024
Об однонаправленном распространении волн Похгаммера-Кри в цилиндрическом ауксетике
Об однонаправленном распространении волн Похгаммера-Кри в цилиндрическом ауксетике
Д. В. Ампилогов
В рамках данной работы средствами аппарата операторов проектирования были получены уравнения распространения однонаправленных волн Похгаммера-Кри для цилиндрического, аксиально-симметричного метаматериала-ауксетика, получены общие решения для правых и левых волн и их частные решения при экспоненциальных начальных условиях.
Показать АннотациюДвижение обруча с массивной точкой по абсолютно шероховатой плоскости.
Движение обруча с массивной точкой по абсолютно шероховатой плоскости.
А. А. Аглаев$^1$, А. К. Ковальджи$^2$
В данной статье решена в более общей постановке известная задача о «прыгающем обруче», которая некорректно решена Дж. Литтлвудом в книге «Математическая смесь» [1]. Найдены в аналитической форме условия, связывающие массу обруча, его радиус, массу грузика и его начальную скорость, при которых сила реакции опоры положительна, и, следовательно, прыжок невозможен. Найдено условие, при выполнении которого отрыв обруча от плоскости происходит в начальный момент времени, когда грузик находится в верхней точке обруча. Показано, что модель качения с абсолютно жесткими и шероховатыми обручем и плоскостью при определенном соотношении параметров некорректна и приводит к противоречию, названному «квазипрыжком». Также, было замечено, что фаза движения «skimming», описанная в работе «The dynamics of a massless hoop» [6], не выводится, а ошибочно постулируется.
Показать АннотациюУстройство преобразования сигнала с частотой 100 МГц с низкими фазовыми шумами
Устройство преобразования сигнала с частотой 100 МГц с низкими фазовыми шумами
А. А. Попов$^1$, В. В. Давыдов$^1$, Д. Д. Савин$^1$, В. В. Наумова$^2$
Выявлены основные недостатки конструкций высокостабильных генераторов ультравысоких частот (УВЧ) и трудности использования подобного оборудования на спутниках и других подвижных объектах. Предложено устройство преобразования высокостабильного сигнала, которое разделяет его на несколько синфазных. Обоснован выбор малошумящих операционных усилителей (ОУ) в качестве элементной базы для преобразователя. Проведено теоретическое исследование коэффициентов шумов и спектральных плотностей мощности фазовых флуктуаций у импортных и отечественных малошумящих ОУ с использованием среды MATLAB. Разработана принципиальная схема устройства на основе выбранных моделей ОУ, которая позднее была модифицирована путем увеличения количества выходных сигналов. Установлена необходимость пересмотреть общую структуру схемы с учетом паразитных емкостей ОУ. Проверена ее адекватность с использованием программного пакета NI Multisim. Создана печатная плата для непосредственных лабораторных исследований спектральной плотности мощности шума устройства. Ключевые слова: фазовый шум, преобразователь сигнала, УВЧ, водородный стандарт, малошумящий усилитель, шум тока, шум напряжения.
Показать АннотациюАкустическая эмиссия при фазовом переходе «кристалл-жидкость» в сотовой структуре типа «пчелиных сот»
Акустическая эмиссия при фазовом переходе «кристалл-жидкость» в сотовой структуре типа «пчелиных сот»
Е. М. Асеев$^1$
Экспериментально изучается сложная система, представляющая собой сотовую структуру, сопряженную по нормали с композиционной структурой, и содержащая внутри себя дефект типа «конденсат воды» в виде кристалликов льда. Для обнаружения такого дефекта используется явление акустической эмиссии. Обычно для возникновения акустической эмиссии прибегают к механическому воздействию на объект. Но, в отличие от этого традиционного нагружения (сжатия или растяжения) образца внешними силами, здесь используется вариация температурного поля, в которое помещен образец. В процессе нагревания экспериментального образца начинается фазовый переход «лед – вода», приводящий к явлению акустической эмиссии. Зависимости амплитуд акустических сигналов от времени и от скорости изменения температуры обнаруживают четкое отличие образцов с дефектом «скопление воды» от образцов без таких дефектов.
Показать АннотациюЭкспресс-метод контроля состояния почек для определения поражения на ранней стадии
Экспресс-метод контроля состояния почек для определения поражения на ранней стадии
Д. В. Вакорина$^1$, Г. В. Степаненков$^1$, В. В. Давыдов$^1$, Д. В. Давыдова$^{1,2}$
Обоснована необходимость определения поражения почек на ранней стадии с использованием быстрых и надежных экспресс методов. Для экспресс-анализа контроля поражения почек предложен метод на основе рефрактометрических измерений показателя преломления на трех длинах волн с градуировкой показателей преломления к значениям трех основных параметров (осмолярность, количество твердых веществ, плотность). Дополнительно были исследованы размеры белковых соединений и сделана также градуировка их размеров к показателям преломления. Представлены результаты исследования модельных растворов. Установлены теоретические показатели определения состояния почек. Рассмотрены особенности контроля биологической среды с использованием малогабаритных рефрактометров, работающих на эффекте полного внутреннего отражения. Проанализированы действующие экспресс-методы диагностики заболевания почек по средствам измерения мочи. Отмечены преимущества использования конструкции рефрактометра на трех длинах волн по сравнению с другими методами. Установлены особенности измерения показателя преломления биологических жидкостей на примере мочи. Представлены результаты исследования различных образцов при температуре T = 20°C в зависимости показателя преломления от длин волн и их анализ. Проведено сравнение полученных результатов с результатами измерений в клинической диагностике.
Показать АннотациюВлияние холестерина и ионов кальция на взаимодействие криопротекторов с моделью биологической мембраны
Влияние холестерина и ионов кальция на взаимодействие криопротекторов с моделью биологической мембраны
В. Ю. Свечникова$^{1,2}$, О. В. Мишукова$^{1,3}$, А. Г. Миронова$^4$, Г. Б. Хомутов$^2$, М. А. Марченкова$^1$, С. А. Яковенко$^{2,5}$
В данной работе изучается воздействие трех криопротекторов – этиленгликоля, диметилсульфоксида, сахарозы – на изотермы сжатия монослоев Ленгмюра яичного желтка в присутствии холестерина в монослое и без него, а также воздействие ионов кальция из субфазы, которые влияют на эффективность криозащиты. Кроме того, в работе исследуются упругие свойства полученных монослоев путем расчета и сравнения модуля сжатия монослоя. Мы рассматриваем сложную биоподобную систему – монослой яичного желтка, холестерина и их смеси на поверхности водного раствора питательной смеси, и получаем информацию о специфическом взаимодействии разных криопротекторов с липидными мембранами, в чем состоит научная новизна работы. Мы получили, что при одновременном добавлении ионов кальция и криопротекторов в субфазу они блокируют влияние друг друга на липидный монослой и снижают эффективность криопротекции. Холестерин в монослое желтка в соотношении 1:50 m/m изменяет свойства монослоя, что приводит к усилению действия криопротекторов. Также впервые обнаружен эффект существенного увеличения поверхностного давления (на ~20 мН/м) при добавлении криопротекторов в рассматриваемую систему, который может служить индикатором эффективности дегидратации мембран криопротекторами и использоваться для поиска наиболее эффективных и безопасных композиций криопротекторов. Полученные результаты представляют интерес для различных областей биофизики и биомедицины, поскольку изучение механизмов взаимодействия кальция с биологическими мембранными и мембраноподобными системами важно для понимания различных эффектов, вызываемых лекарственными и биологически-активными препаратами на клеточном уровне.
Показать АннотациюОсобенности формирования и обработки пульсовых волн от биологического объекта
Особенности формирования и обработки пульсовых волн от биологического объекта
М. А. Якушева, Д. С. Проводин
Проведенные исследования позволили получить дополнительные данные о состоянии сердечно-сосудистой и определить факторы, влияющие на точность их интерпретации. Была доказана необходимость использования различных математических функций для описания формы пульсовой волны, включая фронты нарастания и спада, а также пик волны. Разработанное программное обеспечение, которое позволяет моделировать пульсовые волны для людей с различными индивидуальными характеристиками. Алгоритмы программы основаны на медицинских исследованиях. Полученные данные в сочетании с традиционными медицинскими критериями позволяют более точно оценивать состояние здоровья человека и выявлять ряд заболеваний во время осмотров или медицинских процедур. При разработке программного обеспечения были учтены специфические термины предметной области, а также использованы современные программные средства для решения поставленных задач.
Показать АннотациюВзаимодействие радиального потока скорости вещества и магнитного потока в зарождающихся активных областях Солнца
Взаимодействие радиального потока скорости вещества и магнитного потока в зарождающихся активных областях Солнца
А. М. Садыков$^{1,2}$, С. А. Красоткин$^{1,2}$
В настоящей статье авторами исследуются физические процессы формирования активных областей (АО). В частности, проверяется гипотеза всплывания магнитной трубки (магнитного потока) на основе прямых наблюдений магнитного поля и допплеровского смещения, полученных из наблюдений наземной сети телескопов Global Oscillation Network Group (GONG). Исследование охватывает 24 зарождающиеся АО в период с 2011 по 2022 год. Была обнаружена сильная корреляция между магнитным потоком и потоком радиальной скорости опускания. Результаты показывают, что гипотеза всплывания магнитной трубки не может полностью объяснить эволюцию АО на ранних стадиях их развития.
Показать АннотациюСравнение различных схем спектрального регулирования с применением вытеснителей
Сравнение различных схем спектрального регулирования с применением вытеснителей
Р. А. Внуков, А. А. Воронцова
В настоящей работе рассматривается один из возможных подходов к компенсации избыточной реактивности в начале кампании – спектральное регулирование. Его реализация основывается на применении стержней-вытеснителей, меняющих водо-топливное отношение в течение топливной кампании. Для оценки влияния на нейтронно-физические характеристики, возникающих в сборке при внесении в ее конструкцию вытеснителей, предлагаются различные модели, отличающиеся размещением стержней в ТВС. Сравнение происходит с исходной версией ТВС, имеющей схожую геометрию с ТВС ВВЭР-1200. Основываясь на одной схеме регулирования водо-топливного отношения, оценивается вклад в продление топливной кампании для моделей с вытеснителями. Сравнение осуществляется с исходными ТВС, где топливная кампания равна 49 МВт∙сутки/кг для модели 1 и 78 МВт∙сутки/кг для модели 2. Результаты показали принципиальную возможность продления топливной кампании за счет поэтапного извлечения стержней-вытеснителей, ужесточающих спектр. В модели, имеющей вытеснители в межтвэльном пространстве продление кампании составило 8 МВт∙сутки/кг, что эквивалентно 16%; в модели, где вытеснители размещаются в направляющих каналах, продление составило 6 МВт∙сутки/кг, что эквивалентно 5%. Полное замещение борной кислоты в рассматриваемых версиях оказалось невозможным, при этом требуемая концентрация H3BO3 в теплоносителе для компенсации избыточной реактивности в начале кампании выросла ввиду снижения эффективности бора при более жестком спектре нейтронов в моделях.
Показать АннотациюМолекулярно-динамическое исследование структурно-фазовых превращений при СВ-синтезе алюминидов никеля в матричных структурах с однородным составом наночастиц композитной структуры «ядро-оболочка»
Молекулярно-динамическое исследование структурно-фазовых превращений при СВ-синтезе алюминидов никеля в матричных структурах с однородным составом наночастиц композитной структуры «ядро-оболочка»
В. И. Иордан, И. А. Шмаков
В статье приведены результаты компьютерного моделирования СВ-синтеза алюминидов никеля в четырех модельных матричных структурах, каждая из которых характеризуется однородным составом из одинаковых композитных наночастиц «ядро-оболочка». В состав первых двух структур входят неконтактирующие между собой наночастицы (в первую – наночастицы Ni@Al, во вторую – наночастицы Al@Ni), в следующих двух структурах взаимодействуют контактирующие между собой наночастицы (в третьей – наночастицы Ni@Al, в четвертой - Al@Ni). Для каждой из четырех структур приведены зависимости температуры наночастиц от времени, результаты CNА-, AJ- и PTM-анализов по распознаванию в наночастицах определенных типов элементарных кристаллических ячеек, а также и карты распознавания интерметаллических фаз в наночастицах в определенные моменты времени. Показано, что для двух структур с неконтактирующими между собой наночастицами сферическая форма наночастиц практически сохраняется в процессе СВС, а в двух структурах с контактирующими между собой наночастицами их форма изменяется. Дополнительно, в структуре с контактирующими между собой наночастицами Al@Ni в процессе СВС обнаружен структурный фазовый переход с температурным скачком до температуры перитектического превращения в 1669-1670 К, при которой происходит быстрая кристаллизация фазы Ni3Al из расплава и перекристаллизация фазы NiAl в фазу Ni3Al. Для моделирования процесса СВС использовался программный пакет LAMMPS в параллельной версии и совместимый с ним EAM-потенциал межатомного взаимодействия, а для визуализации результатов - программный пакет OVITO и собственная программа авторов статьи.
Показать Аннотацию