Диссертации и авторефераты Украины
Перейти на каталог
Каталог диссертаций

Я ищу:
Диссертация / Автореферат

Диссертационная работа:

Маципура Володимир Тимофійович. Акустичні поля в неканонічних областях: дисертація д-ра фіз.-мат. наук: 01.04.06 / НАН України ; Інститут гідромеханіки. - К., 2003.

Скачать диссертацию *

* Ссылка размещена на правах рекламы



Аннотация к работе:

Маципура В.Т. Акустичні поля в неканонічних областях. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.06 - акустика. – Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, 2003.

На основі розвитку метода часткових областей, завдяки використанню кількох систем координат і продовження граничних умов на нефізичні ділянки межових поверхонь, суттєво розширено клас задач випромінювання і розсіювання звуку, котрі допускають побудову загального рішення. Проведена аналітична робота з подальшим використанням обчислювальної техніки дозволила побудувати стійкі і ефективні алгоритми розрахунку звукових полів в неканонічних областях. Проведено аналіз звукових полів в нерегулярних хвилеводах, таких як хвилевод зі зламом або відгалуженням, спряження плоского і клиновидного хвилеводів, клиновидний хвилевод з асиметричними межами. Досліджено поле розсіювання звуку клиновидними обєктами кінцевих розмірів. При цьому проведено аналіз повного, двопозиційного і зворотного перерізів розсіювання клиновидних обєктів в залежності від геометрії обєкту, його хвильових розмірів і напрямку падіння хвилі. Проведено аналіз енергетичних і направлених властивостей гратки із співвісних пєзокерамічних оболонок з торцевими екранами для випадків неперервного і імпульсного збудження оболонок гратки.

В дисертаційній роботі отримано такі основні наукові та практичні результати:

1. Показано, що розвиток методу часткових областей завдяки використанню кількох систем координат і продовження граничних умов на нефізичні ділянки межових поверхонь, суттєво розширює клас задач випромінювання і розсіювання звуку, котрі допускають побудову загального рішення. Проведена аналітична робота при подальшому використанні обчислювальної техніки, дозволяє побудувати стійкі і ефективні алгоритми розрахунку звукових полів в неканонічних областях.

2. Встановлено, що в динамічних граничних задачах з локальною особливістю, в наслідок осцилюючого характеру невідомих, при вирішенні відповідних нескінчених систем лінійних алгебраїчних рівнянь другого роду методом редукції слід не тільки враховувати асимптотичні властивості невідомих, але й проводити додаткові дослідження для вибору оптимального порядку скінченої системи. В аналогічних статичних граничних задачах з локальною особливістю на ребрі такі дослідження можна не проводити за рахунок того, що невідомі великих номерів слабо осцилюють.

3. Проведено аналіз звукових полів в нерегулярних хвилеводах, таких як хвилевод зі зламом, або відгалуженням, спряження плоского і клиновидного хвилеводів, клиновидний хвилевод з асиметричними межами.

Дослідження модової структури поля в волноводі зі зламом дозволило розглянути процес трансформації енергії між модами хвилеводу до і після зламу. Можлива трансформація енергії нижчої моди у вищу і навпаки. При цьому на окремих частотах маємо дуже високий коефіцієнт перетворення (до 90%) енергії однієї моди в іншу. Очевидно, кутова неоднорідність – це найпростіший пристрій, який дозволяє проводити подібні перетворення енергії з високою ефективністю.

Для хвилеводу з відгалуженням встановлено, що модова структура у головному хвилеводі визначається модою, яка набігає на відгалуження, а у відгалуженні модова структура поля складніша. Тут на визначених частотних інтервалах домінує одна з мод зони відгалуження.

Показано, що при набіганні плоскої хвилі на зону спряження плоского і клиновидного хвилеводів, остання виступає у ролі фільтра верхніх частот, частота зрізу котрого залежить від кута розкриву клиновидного хвилеводу. Якщо характерний розмір плоского хвилеву перевищує 0,6l (l - довжина хвилі), то зона спряження є практично звукопрозорою для будь-якого кута розкриву клиновидного хвилеводу. Встановлено, що просторова енергетична структура звукового поля у клиновидній області визначається рядом факторів, а саме: хвильовим розміром плоского хвилеводу, кутом розкриву клиновидного і структурою набігаючої хвилі. Виявилося, що специфічною особливістю випромінювання в клин є, при певних співвідношеннях між кутом розкриву клину і характерним розміром плоского хвилевого, зменшення і, навіть, практично повна відсутність потоку енергії в околиці осі хвилеводу.

Показано, що при випромінюванні звуку з відритого кінця клиновидного хвилеводу з асиметричними межами можна, змінюючи довжину екрану, суттєво впливати на ступінь локальної звукоізоляції у ближньому полі і на структуру дальнього поля. Виявилось, наприклад, що в деяких випадках зростання довжини екрану приводить не к збільшенню, а до зменшення концентрації випромінювання.

4. Проведено аналіз повного, двопозиційного і зворотного перерізів розсіювання клиновидних обєктів кінцевих розмірів в залежності від геометрії обєкту, його хвильових розмірів і напрямку падіння хвилі.

5. Проведено аналіз енергетичних і направлених властивостей гратки із співвісних пєзокерамічних оболонок з торцевими екранами у форму зрізаних сферичних секторів. Показано, що в резонансній області частот має місце сильна взаємодія оболонок по полю. Можливі ситуації, коли деякі оболонки не випромінюють, а поглинають енергію із середовища. Показано, що, коли внутрішній обєм гратки заповнено середовищем, то на відносно низьких частотах виникає резонанс цього обєму, котрий обумовлює суттєве підвищення потужності випромінювання гратки. Встановлено, що торцеві екрани є ефективний інструмент у формуванні діаграми направленості гратки. Показано, що акустично мякі екрани формують діаграму з найменшим рівнем бокового поля.

6. Встановлено, що при збудженні всіх оболонок однаковою послідовністю радіоімпульсів закономірності зміни коливальних швидкостей оболонок у часі (в межах інтервалу дії імпульсу) суттєво відрізняються як від збуджуючого імпульсу, так і один вид одного. Особливо великі ці відмінності у тому випадку, коли носійна частота знаходиться в області резонансних частот оболонок.

Виявилось, що при деяких значеннях носійної частоти, амплітуди коливальних швидкостей окремих оболонок можуть помітно перевищувати значення відповідних амплітуд, визначених при роботі гратки в неперервному режимі.

Виявлено, що в міжімпульсному інтервалі часу спостерігається реверберація, обумовлена обміном енергією між оболонками, які здійснюють в цей час вільні коливання. Показано, що час реверберації відносно великий і може досягати трьох-чотирьох тривалостей імпульсу.

Встановлено, що закономірності зміни тиску в дальньому полі у часі суттєво залежать від напрямку розповсюдження звуку. Особливо вони значні в секторі кутів 45, примикаючих до осі симетрії гратки. У звязку з цим запропоновано засіб практичного оцінювання діаграми направленості гратки при її збудженні радіоімпульсами. Показано, що такі оцінки задовільно погоджуються з оцінками, визначеними при умові збудження неперервним сигналом.

7. Показано, що за допомогою спеціального підбору електричних напруг (в неперервному режимі) для кожної з оболонок гратки можна здійснити керування акустичною потужністю, забезпечивши при цьому відсутність електричних і механічних перевантажень. Відповідними розрахунками проілюстрована можливість акустично мякого екрану в стабілізації діаграми направленості гратки при зміні параметрів збудження оболонок.

Список опубликованных работ по теме диссертации:

1. Бирюков Ю.Л., Мацыпура В.Т., Обозненко И.Л., Рева А.А. Ближнее поле вертикальной дискретной антенны в приповерхностном слое водной среды // Республ. межвед. науч.-техн. сборник “Акустика и ультразвуковая техника”. – 1987, в.22. – С. 95-98.

2. Вовк И.В., Мацыпура В.Т. Излучение звука решеткой, образованной соосными цилиндрическими пьезокерамическими оболочками с торцевыми экранами. Часть I. Теория // Акуст. вісн. – 2001. – 4, № 2. - С.11-17.

3. Вовк И.В., Мацыпура В.Т. Излучение звука решеткой, образованной соосными цилиндрическими пьезокерамическими оболочками с торцевыми экранами. Часть II. Анализ численных результатов: ближнее поле и излучаемая мощность // Акуст. вісн. –2001.- 4, № 4. - С.11-17.

4. Вовк И.В., Мацыпура В.Т. Излучение звука решеткой, образованной соосными цилиндрическими пьезокерамическими оболочками с торцевыми экранами. Часть IV. Импульсный режим работы // Акуст. вісн. – 2002. - 5, № 2. - С.13-26.

5. Галаненко В.Б., Ковальчук К.В., Мацыпура В.Т., Рябуха Ю.Н. Об активном подавлении мешающего сигнала в зоне тени источника // Акуст. журн. – 1987. – 33, № 6. – С.992-997.

6. Галаненко В.Б., Лозовик В.Г., Мацыпура В.Т. Характеристики антенны, расположенной в углублении жесткого экрана // Акуст. журн. – 1987. – 33, № 3. – С.428-432.

7. Гончарова И.Ю., Мацыпура В.Т. Распространение звука в волноводе с изломом // Акуст. вісн. – 1998. – 1, № 2. – С.57-64.

8. Гринченко В.Т., Мацыпура В.Т. Излучение звука из открытого конца клиновидного волновода. I.Метод решения и алгоритм расчетов // Акуст.вісн. - 1999. - 2, № 4. - С.32-41.

9. Гринченко В.Т., Мацыпура В.Т. Излучение звука из открытого конца клиновидного волновода. 2. Анализ численных результатов // Акуст. вісн. - 2000. - 3, № 2. - С.63-71.

10. Гринченко В.Т., Мацыпура В.Т. Рассеяние звука на конечних клиновидных объктах // Акуст. вісн.-2003.- 6, N2.-С.23-33.

11. Карновский М. И., Лозовик В. Г., Мацыпура В. Т., Пьянов А. В. Особенности структуры ближнего поля // Сборник научных работ. Вестник КПИ. Серия «Электроакустика и звукотехника». – 1993, № 17. – С. 3 – 6.

12. Маципура В.Т. Поширення звукової хвилі в неоднорідному хвилеводі // Доповіді НАН України. - 1999. - № 3. - С.52-55.

13. Мацыпура В.Т. Взаимодействие волны с уголковой неоднородностью в волноводе // Электроника и связь. - 1997. - № 3, ч.2. - С.25-28.

14. Мацыпура В.Т. Распространение волны в волноводе с ответвлением // Электроника и связь. - 1998. - № 5. - С.3-7.

15. Мацыпура В.Т. Излучение звука цилиндром с полусферическими крышками // Электроника и связь. - 2001. - № 12. - С.25-29.

16. Мацыпура В.Т. Рассеяние волн на клиновидном объекте // Электроника и связь. - 2001. - № 13. - С.120-124.

17. Мацыпура В.Т. Энергетическая структура поля рассеяния волны на отверстии клиновидного волновода // Электроника и связь. - 2002. - № 14. - С.16-19.

18. Мацыпура В.Т. Один из возможных подходов к решению задач акустики для областей неканонической формы // Электроника и связь. – 2002. – № 16. - С.85-87.

19. Мацыпура В.Т. Излучение звука пересекающимися цилиндрами // Электроника и связь. – 2002. – № 17. - С.62-65.

20. Мацыпура В.Т. Энергетическая структура волны, прошедшей через область сопряжения плоского и клиновидного волноводов // Электроника и связь. – 2003. – № 18. - С.17-21.

21. Мацыпура В.Т. Излучение звука набором цилиндрических пьезокерамических излучателей // Акуст. вісн. - 1998. - 1, № 1. - С.58-64.

22. Мацыпура В.Т. Прохождение звука через область сопряжения плоского и клиновидного волноводов // Акуст. вісн. - 1999. -2, № 1. - С.31-41.

23. Мацыпура В.Т. Излучение звука решеткой, образованной соосными цилиндрическими пьезокерамическими оболочками с торцевыми экранами. Часть III. Анализ численных результатов: дальнее поле // Акуст. вісн. – 2002. - 5, № 1, - С.37-41.

24. Мацыпура В.Т. Излучение звука решеткой, образованной соосными цилиндрическими пьезокерамическими оболочками с торцевыми экранами. Часть V. Некоторые методы управления характеристиками излучающей системы // Акуст. вісн. – 2002. - 5, № 3. - С.33-37.


Меню
Реклама



2006-2009 © Диссертации и авторефераты Украины