ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Проект направлен на исследование нелинейных акустических явлений в структурно-неоднородных средах, содержащих сильно сжимаемые включения и полости. Динамика таких неоднородностей под действием падающей акустической волны приводит к генерации вторичных акустических полей, усилению нелинейных взаимодействий, частотно-зависимому отклику и характеру перекачки энергии за счет нелинейности. Поэтому распространение волн в таких средах сопровождается новыми нелинейными, дисперсионными и диссипативными эффектами, определяющими трансформацию временного профиля волны и особенностей пространственной структуры. Наибольший интерес представляют проблемы пространственной локализации волны для задач дальнего распространения звука и оптимизации и пространственно-временной фокусировки ограниченных волновых пучков для задач акустического воздействия на среду. Эти задачи связаны с использованием ограниченных акустических пучков большой интенсивности, математическое описание которых представляет самостоятельную фундаментальную проблему. К указанным проблемам примыкает и более классическая – распространение нелинейных волн в слоистых среда, в том числе со структурно-неоднородными слоями, прохождение и отражение волн на границах таких сред, особенности формирования и распространения поверхностных и граничных волн. Подобная постановка актуальна в геофизических задачах, поскольку земная кора представляется слоистой средой, включающей как трещиноватые горные породы, так и флюидонасыщенные и газонасыщенные среды с различными порами и включениями.
В данном проекте исследованы акустические явления большой интенсивности в жидкости с сильно сжимаемыми включениями – газовыми пузырьками. Развита самосогласованная модель взаимной динамики пузырьков и акустического поля, учитывающая вторичное поле пузырьков, нелинейности газа в пузырьке и окружающей жидкости, диссипацию энергии, связанную как с динамикой пузырьков, так и вязкостью жидкости. Рассчитано поле акустического пучка в среде с неоднородным пространственным распределением пузырьков. Показано, что при определенных условиях, которые могут формироваться в придонном слое морских осадков или создаваться искусственно, возможно волноводное распространение акустической волны и локализация энергии в этом слое. Предложен метод аналитического расчета поля интенсивных акустических пучков в неоднородных средах, позволяющий адекватно рассчитывать поле в фокальных областях и на каустиках. Исследовано падение волны на слой с газовыми пузырьками и рассчитаны коэффициенты прохождения и отражения. Показано, что наличие пузырьков в слое может привести к захвату волны слоем и волноводному распространению волны за счет того, что увеличивается интервал углов, под которыми волна проникает в слой, и уменьшается интервал углов, под которыми волна может выйти из слоя. Исследованы особенности поверхностных волн на границе вязкой жидкости и вязкой жидкости с газовыми пузырьками. Показано, что учет сдвиговых компонент в вязкой жидкости приводит к возможности существования поверхностных волн. Сдвиговые компоненты изменяют локализацию акустического поля вблизи границы, что может сказаться на восстанавливаемых параметрах среды. При наличии пузырьков дисперсионная зависимость поверхностной волны от частоты носит резонансный характер. Свойства поверхностных волн и локализация может измениться при наличии приповерхностного течения. Показано, что при близости скорости течения и скорости звука в среде наблюдается резонанс. Наиболее ярко он может проявиться, если донный грунт содержит пузырьки, и соответственно, скорость звука мала. Развитые методы расчета акустических пучков большой интенсивности применены для расчета полей в стратифицированной атмосфере. За счет убывания равновесной плотности происходит раскачка колебательной скорости и становится необходимым учет нелинейных эффектов. Получены асимптотические выражения для профилей периодических и импульсных сигналов на больших высотах в изотермической и неизотермической атмосфере.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 октября 2012 г.-31 октября 2012 г. | Резонансные явления в неоднородных средах, приводящие к локализации акустических полей |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 октября 2013 г.-31 октября 2013 г. | Резонансные явления в неоднородных средах, приводящие к локализации акустических полей |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 октября 2014 г.-31 октября 2014 г. | Резонансные явления в неоднородных средах, приводящие к локализации акустических полей |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".