Journal articles - Техническая акустика
All articles: 277
Scientific article
Рассмотрено применение метода передаточных матриц для решения задач расчета и проектирования составных кольцевых концентраторов ультразвуковых колебаний. На основе численного примера показано, что существует два типа собственных форм колебаний концентратора: 1) собственные формы со знакопеременной амплитудой радиальных колебательных смещений; 2) собственные формы со знакопостоянной амплитудой радиальных колебательных смещений. При этом усиление колебаний по амплитуде обеспечивается только собственными формами второго типа. По сравнению с методикой, основанной на решении дифференциальных уравнений колебаний, метод передаточных матриц является более эффективным с инженерной точки зрения, так как не требует от расчетчика знаний в области теории дифференциальных уравнений
Free
Исследование эффективности ультразвуковой сушки
Scientific article
В статье рассматриваются вопросы проектирования и эксплуатации установки, предназначенной для сушки капиллярно-пористых материалов, например, биологических объектов и продуктов различных отраслей промышленности без повышения температуры и разрушения структуры продуктов и веществ. По этой причине, энергетическое воздействие на высушиваемый материал в разработанной сушильной установке осуществляется ультразвуковыми колебаниями высокой интенсивности (150 дБ). Такое воздействие не приводит к нагреву высушиваемого материала и благоприятно сказывается на потребительских свойствах продукта (например, сохраняет вкусовые качества продукции, увеличивает срок хранения и всхожесть семян и др.). Для обеспечения эффективности ультразвуковой сушки в бесконтактном режиме, превышающей достижения зарубежных авторов, был создан дисковый излучатель, формирующий ультразвуковое поле с уровнем интенсивности не менее 130 дБ и, впервые применена сушильная камера специальной формы, обеспечивающая резонансное усиление уровня интенсивности до 150 дБ. Результаты проведенных экспериментов подтвердили высокую эффективность процесса сушки ультразвуковыми колебаниями (прирост до 50 г на 1 кг высушиваемого материала), что позволяет снизить температуру сушильного агента, без потери в качестве и скорости сушки. Это свидетельствует о перспективности и целесообразности создания бесконтактных сушильных установок.
Free
Исследования и опыт применения сонохимических технологий в пищевой промышленности
Scientific article
В статье приводятся результаты исследований и испытаний разработанных Московским государственным университетом технологий и управления сонохимических реакторов нового поколения для пищевой промышленности. Исследования проводились в отношении их технической эффективности и безопасности, а также безопасности обрабатываемых ими пищевых сред и получаемых из них продуктов питания. Как вывод из полученного опыта сформулирована концепция пищевой сонохимии и принципы, побуждающие рассматривать ее как самостоятельный раздел сонохимии или химии высоких энергий
Free
К вопросу декларирования шума, излучаемого техническими средствами
Scientific article
В статье анализируется величина погрешности, возникающей при определении корректированного по А уровня звуковой мощности из измерений в полосах частот. Показано, как при измерениях по действующим международным стандартам может возникнуть систематическая погрешность корректированного по А уровня, зависящая от использования октавных или третьоктавных полос частот. Получены формулы, позволяющие оценить величину различий корректированных по А уровней звуковой мощности в зависимости от ширины (октавной или третьоктавной) полосы частот. Лабораторными измерениями серийных бытовых устройств показано, что корректированные по А уровни звуковой мощности, полученные из измерений в октавных полосах частот могут различаться до ±1 дБ от полученных в треть октавных полосах частот.
Free
К вопросу о рассеянии рэлеевской волны на изломе поверхности
Scientific article
В рамках линейной теории упругости рассматривается дифракция рэлеевской волны на наклонной поверхности. Спектральным методом построено решение задачи о генерации возмущений, вызываемых падающей волной. Получены в явном виде аналитические выражения для коэффициентов прохождения и отражения волн Рэлея на изломе поверхностей. Проведено численное исследование амплитудно-фазовых характеристик, соответствующих наблюдаемой картине. Определены диаграммы направленности расходящихся от поверхности продольных и сдвиговых волн. Полученные выражения описывают пространственные структуры рассеянных волн, согласующихся с известными измерениями.
Free
К оценке сейсмического эффекта при падении на землю метеорита
Scientific article
Обсуждаются особенности возбуждения сейсмических волн при падении метеорита с космической скоростью на земную поверхность. Представлены оценки пикового значения силового воздействия и длительности взаимодействия. Анализ амплитудных зависимостей для колебательных смещений в импульсных сейсмических откликах выполнен для каждого из типов волн - продольных, поперечных и поверхностных - на удалениях от эпицентра, соответствующих дальней волновой зоне. Используется модель твердого полупространства и предположение о вертикальном падении тела. Сейсмические отклики анализируются как аналитически, так и путем численного расчета интегральных выражений, описывающих указанные волны, а для исходного силового воздействия принимаются импульсы разной формы
Free
К проблеме идентификации и верификации личности по фазовым характеристикам звуков речи
Scientific article
Метод аппроксимации использован для изучения гласных звуков речи человека. Показано, что в спектре гласных звуков присутствуют полуцелые (от базовой) несущие частоты. Обнаружены новые фазовые критерии различения людей по звукам речи. Показано, что опубликованные ранее фазовые критерии являются следствием новых, причем дисперсии новых критериев - систематически меньше, чем дисперсии прежних. Приводятся таблицы и графики, иллюстрирующие полученные результаты
Free
К расчету дифракции рэлеевских волн в остроугольном клине
Scientific article
Контроль изделий сложной формы особенно затрудняется, когда они имеют клиновидную форму. В этом случае для успешного проведения ультразвукового контроля необходимо знать характер движения волн в угловых областях контролируемого изделия. До настоящего времени вопрос описания распространения волн в этих областях остается актуальным. В данном сообщении классическими методами построено решение задачи формирования акустического поля в клине малого угла раскрытия, по одной из поверхностей которого движется волна Рэлея. Полученные выражения описывают пространственные структуры дифрагированных волн, согласующиеся с известными измерениями.
Free
К теории акустической эмиссии при фильтрации газа частично флюидонасыщенной средой
Scientific article
Предложен физический механизм генерации акустического шума, возникающего при фильтрации газа пористой средой с частичным заполнением пор капельной жидкостью, смачивающей ее стенки. Дается расчет спектрального состава упругих волн сжатия, излучаемых в процессе акустической эмиссии. Результаты расчета спектра демонстрируются на графиках. Расчетные данные указывают на принципиальную возможность прогноза процентного содержания остаточного флюида в реальной среде на основе анализа спектра акустической эмиссии, регистрируемой скважинными сейсмоприемниками при фильтрации газа сквозь пласт-коллектор.
Free
Scientific article
В статье кратко изложены основные положения концепции пищевой сонохимии, которая принята в настоящее время в России. Показан кавитационный реактор с симметричной немонолитной колебательной системой акустической ячейки, специально разработанный и изготовленный в Эстонии на основе модели многопузырьковой кавитации и теории подобия кавитационных процессов. Приведен анализ его конструкции в сравнении с известными аналогами, подходящими для сонохимических исследований в пищевой промышленности. Показано, что такая конструкция кавитационного реактора обеспечивает повышение его производительности. Кавитационная эрозия поверхности его частей возрастает пропорционально росту производительности. Абсолютная загрязненность обрабатываемой в нем жидкости не увеличивается, так как скорость ее движения через реактор возрастает. При этом бесполезные потери акустической энергии на вибрацию корпуса реактора уменьшаются.
Free
Компенсационные методы снижения виброактивности судовых планетарных механизмов
Scientific article
Практика проектирования, эксплуатации и исследования планетарных механизмов позволила разработать ряд мер, направленных на снижение их виброактивности, в том числе, за счет снижения уровней возмущающих сил путем их взаимной компенсации. В статье изложены некоторые примеры использования этого подхода в области оборотных и зубцовых частот. Однако их эффективность не будет реализована полностью без соблюдения равномерности статического нагружения зацеплений как по параллельным потокам мощности, так и по ширине зубчатых венцов. Для судовых планетарных передач это особенно актуально в связи с большими весами колес, неравномерно нагружающими зацепления. Поэтому в статье сформулировано предложение по конструированию планетарных передач, обеспечивающее разгрузку зацеплений от воздействия весов колес и тем самым способствующее снижению виброактивности планетарных передач.
Free
Контроль параметров ультразвуковых технологических аппаратов
Scientific article
Статья посвящена поиску решения проблемы контроля амплитуды ультразвуковых колебаний, вводимых в технологические среды в процессе эксплуатации ультразвуковых аппаратов. Показывается, что совершенствование способа измерения путем визуального наблюдения колеблющейся поверхности через микроскоп с использованием двух стробоскопических источников света не позволяет обеспечить непрерывный контроля в процессе эксплуатации аппаратов. На основании анализа процесса преобразования и введения ультразвуковых колебаний показывается возможность измерения амплитуды колебаний по величине тока, протекающего в «механической ветви» ультразвуковой колебательной системы. Представлены результаты экспериментальных исследований предложенного способа
Free
Контроль профиля потока жидкости по модовой структуре ультразвукового сигнала
Scientific article
На основе экспериментальных и теоретических исследований рассматривается возможность восстановления параметров потока вязкой жидкости по спектру распространяющегося в нем ультразвукового сигнала. Для решения обратной задачи использовано ВКБ-приближение. При этом для восстановления профиля потока производится обращение дисперсионного уравнения для собственных значений мод, аналогичного правилам квантования Бора-Зоммерфельда в квантовой механике. Показано, что по модовой структуре ультразвукового поля в волноводе может быть восстановлен профиль скорости потока с точностью не ниже единиц процентов и, соответственно, вязкость жидкости и акустические свойства границ волновода. Результаты могут быть использованы в ультразвуковой расходометрии и диагностике.
Free
Scientific article
Представлены результаты измерений коэффициентов внутренних потерь (КВП) разнообразных судовых конструкций. Обнаружено, что КВП конструкций судна отличаются большим разбросом в значительной степени случайного происхождения. На основании данных измерений оценены статистические характеристики КВП как случайной величины. Представлен пример расчета энергетическим методом распространения вибрации по фрагменту судна. При этом применен вероятностный подход, где в качестве исходных данных использованы КВП, генерируемые на основании статистических характеристик, полученных по данным измерений. Результаты расчета демонстрируют вероятный разброс ожидаемой вибрации удаленных от источника судовых конструкций до 7-10 дБ. Тем самым подтверждена целесообразность применения вероятностного подхода и приближенных методов для расчета звуковой вибрации и шума на судах.
Free
Критические замечания к методике расчета шума систем вентиляции
Scientific article
В статье обращается внимание на то, что в методике расчета шума систем вентиляции, используемой при проектировании таких систем, не учитывается излучение из оконечных отверстий воздуховодов, связанное с реверберационными звуковыми полями в воздуховодах. Получена формула для расчета звуковой мощности, излучаемой из открытого конца воздуховода, с учетом оттока энергии из реверберационного поля в воздуховоде через это отверстие. На примере типичной вентиляционной системы показано, что результаты расчета по стандартной методике могут оказаться заниженными на 10 дБ и более.
Free
Scientific article
Предложен и экспериментально реализован лазерный оптико-акустический метод измерения пористости (объемной концентрации пор) керамических покрытий из оксида алюминия Al2O3, полученных плазменным газотермическим напылением на стальную подложку. Метод основан на лазерном термооптическом возбуждении зондирующих ультразвуковых импульсов, измерении фазовой скорости продольных акустических волн в образце покрытия, пропитанного иммерсионной жидкостью (дистиллированная вода, этанол или керосин), и использовании теоретической модели распространения ультразвука в двухфазной среде. Толщина покрытий составляла 160...540 мкм, получены значения пористости в диапазоне 7...23%, максимальная относительная точность измерений - 12...13%. В пределах погрешности результаты измерений пористости совпадают с данными, полученными методом гидростатического взвешивания.
Free
Scientific article
Предложен и экспериментально реализован лазерный оптико-акустический метод локального измерения упругих модулей изотропных композиционных материалов. Метод основан на измерении фазовых скоростей продольных и сдвиговых акустических волн в образцах в спектральном диапазоне 0,2…50 МГц. Получение широкополосных акустических импульсов происходит за счет лазерного термооптического механизма возбуждения ультразвука. Толщина исследуемых образцов может составлять 0,1…70 мм, поперечные размеры - от 10 мм. Локальность измерений в поперечном направлении составляет 1…2 мм, максимальная относительная погрешность определения модуля Юнга - 6%, модуля сдвига - 4%, коэффициента Пуассона - 5%. Измерены локальные значения упругих модулей композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов АК12М2МгН и АК12, упрочненных частицами SiC со средним диаметром 14 мкм и 28 мкм, а также наночастицами Al2O3. Разработанный лазерный ультразвуковой метод дает возможность проводить экспериментальный анализ влияния химического состава матрицы, а также состава, размеров и концентрации упрочняющих частиц на упругие свойства композиционных материалов.
Free
Локализованные автоволновые решения нелинейной модели сложной среды
Scientific article
В работе рассматривается одномерная нелинейная математическая модель сложной среды, впервые предложенная Слепяном и Пальмовым, в виде двух связанных континуумов, один из которых является осциллирующим включением. Особое внимание уделяется изучению волновых решений, которые удовлетворяют автономной динамической системе. Используя методы качественного и численного анализа, изучена структура фазовой плоскости динамической системы, ее зависимость от параметров модели. В некоторых случаях получены точные решения в виде уединенных волн, в том числе компактонов. В рамках конечно-разностного численного метода обнаружено неупругое взаимодействие двух локализованных волновых решений при столкновении.
Free
Scientific article
Предложен метод распознавания звуковых сигналов, в основе которого лежит идея аппроксимации (почти) периодической функции набором мод с медленно (по сравнению с несущими частотами) меняющимися амплитудами. Метод применен к анализу 8 низкочастотных звуков человеческой речи, полученных от 8 респондентов. Создана база данных по амплитудам отдельных мод и на ее основе разработана система идентификации произнесенных звуков. Тестовые испытания созданной системы показали уровень распознаваемости звуков в 85-95 процентов.
Free
Scientific article
В статье предложен новый метод, позволяющий путем геометрических построений вычислить местоположение источника звуковых волн. Предложенный метод также позволяет более точно определить мощность источника или свойства среды на пути распространения акустических волн.
Free
