Главная – Журналы – Поиск по журналам

Освоение шельфа мирового океана - сложная задача, требующая разнообразных средств для обеспечения подводных коммуникаций. Приведены результаты моделирования зависимости формы электрических импульсов фотоприемника от длительности наносекундных оптических импульсов, распространяющихся через слой воды, содержащей кластеры нанопузырьков. Учитывалось рассеяние в области, находящейся за излучателем, для трасс разной длины. Расчет проводили в рамках геометрической модели. Факторы рассеяния кластеров оценивали с использованием теории Ми для субмикронных частиц с показателем преломления ниже, чем у воды. Установлено, что уширение импульса длительностью 1 нс, обусловленное рассеянием только на бабстонах, в том числе в области за излучателем, не превышает 0,1 нс на дистанции 20 м. Показано, что в чистой воде кластеры нанопузырьков ограничивают длину подводных линий оптической беспроводной связи за счет ослабления излучения. Результаты исследований могут быть использованы при разработке устройств для подводной беспроводной оптической связи.

Одно из направлений исследований в нелинейной оптике мощного ультракороткого лазерного излучения - лазерная атмосферная филаментация. В последние годы быстро развиваются новые подходы к изучению этого явления и к практическому использованию полученных результатов. Например, подход, основанный на варьировании давления в среде распространения мощных фемтосекундных лазерных импульсов, позволяет масштабировать результаты, полученные в лабораторных условиях, для прогнозирования распространения излучения на реальных протяженных атмосферных трассах. В настоящей работе представлены результаты численных исследований распространения мощных фемтосекундных импульсов титан-сапфирового лазера при их филаментации в воздухе при различном давлении. Такой барометрический подход позволяет спрогнозировать формирование нелинейного фокуса при самофокусировке, образование области филаментации и постфиламентов на реальных атмосферных трассах протяженностью в сотни метров. Это возможно благодаря законам масштабирования, связывающим давление в среде распространения с начальными параметрами мощных ультракоротких лазерных импульсов. Результаты лабораторных исследований в условиях повышенного давления на расстояниях в несколько метров масштабируются на протяженные воздушные трассы длиной в сотни метров при атмосферном давлении. Численное моделирование в рамках данной работы проводилось на основе редуцированного (интегрированного по времени) нелинейного уравнения Шредингера для огибающей оптического поля при распространении мощных фемтосекундных импульсов титан-сапфирового лазера в условиях 16-кратного изменения давления воздуха. Детально рассмотрено формирование многофокусной структуры области филаментации, которое особенно выражено в этих условиях. Полученные результаты могут быть полезны для прогнозирования распространения мощного фемтосекундного лазерного излучения на реальных атмосферных трассах протяженностью в сотни метров и более, что актуально для задач дистанционной диагностики компонент атмосферы и доставки энергии на большие расстояния.

Обзор посвящен проблеме эвтрофикации водоемов и подходам к контролю данного процесса. Описаны ключевые биофизические и химические маркеры эвтрофикации водоемов, включая содержание в водной среде хлорофилла- а , взвешенных веществ и биогенных элементов, а также летучих молекулярных маркеров, которые могут присутствовать в воздухе около водной поверхности. Выполнен сравнительный анализ экспериментальных, процессно-ориентированных и теоретических моделей данного процесса. Поскольку объем и качество экспериментальных данных существенно влияет на прогностическую точность моделей эвтрофикации, обзор сфокусирован на методах накопления этих данных, включая методы дистанционного и локального зондирования параметров водоемов. Среди последних рассмотрены методы лазерного газоанализа, позволяющие детектировать летучие маркеры эвтрофикации около водной поверхности. На основе анализа литературных данных сформирован список наиболее информативных летучих молекулярных маркеров эвтрофикации, эммитируемых водной поверхностью в атмосферу: углекислый газ (CO₂), сероводород (H₂S), метан (CH₄), оксид азота (N₂O), геосмин и 2-метилизоборнеол. Отмечается важность мониторинга производной формы фосфора - фосфина (PH₃) как индикатора фосфорного цикла и потенциального агента, приводящего к парниковому эффекту. Подчеркивается недостаточность существующей информации о его источниках и процессах, приводящих к его синтезу. На основании данных о квантовых спектральных переходах предложены рекомендации по регистрации PH₃ и других летучих маркеров эвтрофикации около границы «водная поверхность - атмосфера» методами инфракрасной газовой абсорбционной спектроскопии.

Представлен процесс получения композитов Al - металлическое стекло Fe₆₆Cr₁₀Nb₅B₁₉ с малой остаточной пористостью при различной концентрации компонентов. Установлено, что в ходе спекания не происходило межфазных взаимодействий компонентов композита. Экспериментально определены твердость и теплопроводность композитов Al - металлическое стекло Fe₆₆Cr₁₀Nb₅B₁₉. Проведено сравнение полученных данных с величинами, рассчитанными по правилу смесей. Показано, что экспериментально определенные значения теплопроводности композитов с объемной долей металлического стекла 20 и 80 % близки к значениям, рассчитанным по моделям для случаев параллельного и последовательного соединения фаз соответственно. При этом значения твердости данных композитов соответствовали значениям, вычисленным по моделям Ройсса и Фойгта

Выполнено численное исследование влияния возмущения, создаваемого ребром-вихрегенератором, на локальную структуру течения и турбулентность пузырькового течения в плоском канале за обратным уступом. Для описания динамики течения и тепломассопереноса в газовой и дисперсной фазах используется эйлеров подход. При решении задачи используются осредненные по Рейнольдсу уравнения Навье - Стокса, записанные с учетом наличия пузырьков. Исследовано влияние концентрации, начального диаметра воздушных пузырьков и высоты ребра-вихрегенератора на структуру турбулентного течения и длину отрывной области. Наличие ребра-вихрегенератора вызывает существенный (в два раза) рост уровня турбулентности как в однофазном, так и в двухфазном пузырьковом отрывном течении. Установленное ребро оказывает заметное влияние на турбулентность в отрывном потоке (рост уровня турбулентности достигает 60 %). Добавление пузырьков приводит к уменьшению длины зоны рециркуляции (на 60 % при ∆/H = 1/3)

Представлены некоторые результаты экспериментальных исследований проникания поликонических пенетраторов из стали марки ЭП637 в блоки бетона марки М400 и в песчаный грунт. Критическая скорость определялась путем последовательных итераций в диапазоне скоростей удара, характерном для перехода от неразрушенного (уменьшение длины модели менее чем на 5 % без учета затупления кавитатора) до разрушенного состояния пенетратора (уменьшение длины более чем на 5 % или нарушение целостности пенетратора). Определена критическая скорость соударения, выше которой происходит разрушение пенетратора

Предложен эффективный способ учета граничных условий методом решеточных уравнений Больцмана, основанный на трассировке лучей. Данный подход обеспечивает высокую точность расчетов для сложных геометрических форм с использованием только дискретных поверхностных сеток, что исключает необходимость аналитического описания кривизны. Разработан надежный алгоритм геометрического пересечения, в котором тесты луч - отрезок (2D) и луч - плоскость (3D) позволяют точно локализовать граничные точки. Алгоритм не требует предварительной обработки и сохраняет второй порядок точности за счет применения классической схемы отскока. Верификация на задачах обтекания двумерных цилиндров (Re =100), аэродинамического профиля NACA0012 (Re = 500) и трехмерных сфер показала, что полученные результаты хорошо согласуются (погрешность определения коэффициента сопротивления при использовании сеток с 64-128 вершинами не превышает 3 %; отклонение от высокоточных эталонных данных составляет менее 10 %). Простота реализации, точность и полная совместимость с CAD-моделями делают предложенный подход перспективным для применения метода решеточных уравнений Больцмана в задачах автомобилестроения, аэрокосмической отрасли и энергетики.
Полный текст статьи на английском языке публикуется в англоязычной версии журнала ПМТФ (J. Appl. Mech. Tech. Phys. 2026. V. 67, N 2).

Представлены результаты экспериментов по созданию методом горячего прессования композиционного материала на основе титана ПТС-1 и упрочняющей фазы TiN с объемной долей 4, 8, 12, 21 %. Порошковая смесь титана и нитрида титана, механически обработанная в высокоэнергетической планетарной мельнице, спекалась при температурах 1200, 1300 и 1400 °C. Показано, что спеченные образцы содержат основные фазы α-Ti, β-Ti и вторичные фазы δ-TiN и ε-Ti₂N. При увеличении концентрации нитрида титана происходит полиморфное превращение β↔α с образованием эвтектоида α-Ti+TiN. Установлено, что повышение температуры спекания приводит к увеличению размера зерен β-фазы титана на 250 %. Вследствие высокой концентрации нитрида титана структура композита преобразуется, относительная плотность увеличивается до 99 %, твердость материала  ̶  на 97 % и модуль упругости  ̶  на 63 %

Приведены результаты экспериментов по изучению влияния энергии удара на остаточную прочность образцов из высокопрочного слоистого углепластика при сжатии. Для изучения влияния уровня остаточных напряжений, вызванных ударным воздействием, на остаточную прочность образцов проведены дополнительные исследования с использованием электронной спекл-интерферометрии методом сверления зондирующих отверстий. Определены значения остаточных напряжений в срединной плоскости образцов на границах зон удара. Разброс экспериментальных данных, вызванный рассеянными повреждениями в структуре материала, не позволил установить корреляцию между остаточными напряжениями после ударного воздействия с энергией 0÷110 Дж и остаточной прочностью образцов

Впервые получено точное решение двумерного интегрального уравнения Винера - Хопфа, которое используется при решении смешанных задач в остроугольных клиновидных областях. Рассматриваются смешанные задачи для произвольного многослойного анизотропного композита. Применяется метод блочного элемента в сочетании с топологическими и факторизационными подходами. Построенное решение имеет интегральное представление, которое может быть использовано в традиционных пакетах программ для вычисления интегралов при исследовании анизотропных композитов. Решение содержит особые множества, в которых оно обращается в бесконечность, что затрудняет прямое численное решение таких смешанных задач. Точное решение двумерного интегрального уравнения Винера - Хопфа равносильно решению смешанной задачи в клиновидной области с углом 90°. Использование этого результата и топологических методов позволяет решать данные уравнения в произвольных остроугольных клиновидных областях. Построена теория контактных задач для штампов клиновидной формы с острым углом