1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Акустический журнал
  4. T. 69, № 3, 2023

Акустический журнал, 2023, T. 69, № 3, стр. 295-303

Об особенностях трансформации профиля акустических нелинейных волн, отраженных от ступенчатой структуры

В. К. Бахтин a, b, С. Н. Гурбатов a, М. С. Дерябин a, b, *, Д. А. Касьянов b

a Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (ННГУ)
603022 Нижний Новгород, пр. Гагарина 23, Россия

b Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН)
603155 Нижний Новгород, ул. Ульянова 46, Россия

* E-mail: mmm1984@inbox.ru

Поступила в редакцию 12.07.2022
После доработки 16.09.2022
Принята к публикации 22.09.2022

Аннотация

Приведены результаты исследования отражения интенсивного акустического пучка от ступенчатых структур. Рассмотрен случай больших чисел Рейнольдса, когда в падающем пучке сформировался пилообразный профиль волны, а препятствие в виде ступеньки располагалось нормально к акустической оси и находилось за координатой разрыва. При отражении от препятствия падающий на него акустический пучок расщепляется на две части, между которыми существует разность хода, задаваемая самой ступенчатой структурой. В эксперименте уделялось внимание препятствиям, создающим при отражении разность хода между двумя частями пучка, равную 0, λ/3, λ/2, λ и некоторым другим значениям. С помощью широкополосного мембранного гидрофона регистрировалась форма профиля нелинейных волн падающего и отраженного акустических пучков в произвольной пространственной точке. Это позволило проанализировать эволюцию формы пучка по мере удаления от препятствия, а также исследовать его поперечную структуру. Показан эффект удвоения характерной частоты сигнала при отражении акустического пучка от ступенчатой структуры, создающей между двумя частями отраженного пучка разность хода λ/2. Показано, что динамика нелинейных эффектов в интенсивных пучках, отраженных от ступенчатых структур, имеет сходство с трансформацией профиля акустических волн, образованных двухчастотными сигналами накачки.

Ключевые слова: дифракция, нелинейные волны, фазовый экран

Список литературы

  1. Руденко О.В. Нелинейные пилообразные волны // Успехи физ. наук. 1995. Т. 165. С. 1011–1036.

  2. Руденко О.В. Взаимодействия интенсивных шумовых волн // Успехи физ. наук. 1986. Т. 149. С. 413–447.

  3. Гурбатов С.Н., Руденко О.В., Саичев А.И. Волны и структуры в нелинейных средах без дисперсии. Приложения к нелинейной акустике. М.: Физматлит, 2008. 495 с.

  4. Frisch U., Bec J. Burgulence // New trends in Turbulence, Les Houches 2001. Springer, Berlin, Heidelberg, 2001. P. 341–383.

  5. Gee K.L., Sparrow V.W., James M.M., Downing J.M., Hobbs C.M., Gabrielson T.B., Atchley A.A. The role of nonlinear effects in the propagation of noise from high-power jet aircraft // J. Acoust. Soc. Am. 2008. V. 123. № 6. P. 4082–4093.

  6. Muhlestein M.B., Gee K.L. Evolution of the temporal slope density function for waves propagating according to the inviscid Burgers equation // J. Acoust. Soc. Am. 2016. V. 139. P. 958–967.

  7. Гурбатов С.Н., Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Курин В.В. Вырожденное параметрическое взаимодействие интенсивных акустических пучков // Известия вузов. Радиофизика. 2016. Т. 59. № 10. С. 887–889.

  8. Гаврилов А.М. Зависимость характеристик параметрической антенны от фазовых соотношений в спектре накачки // Акуст. журн. 1994. Т. 40. № 2. С. 235–239.

  9. Гурбатов С.Н., Малахов А.Н. О возможности использования параметрического взаимодействия волн для выделения слабых акустически сигналов // Акуст. журн. 1979. Т. 25. С. 53–59.

  10. Гурбатов С.Н., Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Курин В.В. Об использовании вырожденного параметрического взаимодействия интенсивных акустических пучков для усиления слабых сигналов // Акуст. журн. 2017. Т. 63. № 3. С. 235–245.

  11. Bulat P.V., Volkov K.N. Numerical simulation of shock wave diffraction at a right angle on unstructured grids // Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. 2016. V. 16. № 2. P. 354–362.

  12. Yang G., Feng S., Huang W. Wave-blocking characteristics of corrugated plates under explosion // Shock and Vibration. 2020. Article ID 5895812.

  13. Nian X.-Z., Zhang Y., Sun C.-H., Wang H.-Z., Yan D.-J. Analysis of transmission and diffraction effects of air shock waves upon flexible explosion-proof walls // Engineering Mechanics. 2015. V. 32. № 3. P. 241–248.

  14. Yuldashev P.V., Shmeleva S.M., Ilyin S.A., Sapozhnikov O.A., Gavrilov L.R., Khokhlova V.A. The role of acoustic nonlinearity in tissue heating behind a rib cage using a high-intensity focused ultrasound phased array // Physics in Medicine & Biology. 2013. V. 58. № 8. P. 2537–2559.

  15. Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Курин В.В. Особенности формирования ударных акустических волн в ограниченных пучках большой интенсивности при наличии мягкой границы в области взаимодействия // Известия вузов. Радиофизика. 2014. № 4. С. 291–300.

  16. Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Курин В.В., Гарасев М.А. Особенности стадии дестабилизации профиля волны при отражении интенсивного акустического пучка от мягкой границы // Известия вузов. Радиофизика. 2015. Т. 58. №12. С. 1052–1061.

  17. Дерябин М.С., Гурбатов С.Н., Вьюгин П.Н., Бахтин В.К., Курин В.В., Касьянов Д.А., Тюрина А.В. О дифракции пилообразной нелинейной волны на узком круглом отверстии в экране // Акуст. журн. 2021. Т. 67. № 3. С. 235–243.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Акустический журнал

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал