Peculiarities in the Transformation of the Profile of Acoustic Nonlinear Waves Reflected from a Stepped Structure

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article presents the results of studying the reflection of an intense acoustic beam from stepped structures. The case of high Reynolds numbers is considered, when a sawtooth wave profile formed in the incident beam, and an obstacle in the form of a step was located normal to the acoustic axis and behind the discontinuity coordinate. When reflected from the obstacle, the acoustic beam incident on it splits into two parts, between which there is a path difference, specified by the stepped structure itself. The experiment focused on obstacles that create a path difference between the two parts of the beam during reflection, equal to 0, λ/3, λ/2, λ, etc. A broadband membrane hydrophone was used to record the shape of the profile of nonlinear waves of the incident and reflected acoustic beams at an arbitrary spatial point. This made it possible to analyze the evolution of the beam shape with increasing distance from the obstacle, as well as to study its transverse structure. The effect of doubling the characteristic frequency of a signal as an acoustic beam is reflected from a stepped structure is shown, which creates a path difference of λ/2 between the two parts of the reflected beam. It is demonstrated that the dynamics of nonlinear effects in intense beams reflected from stepped structures is similar to the transformation of the profile of acoustic waves generated by dual-frequency pump signals.

About the authors

V. K. Bakhtin

National Research Nizhny Novgorod State University, 603022, Nizhny Novgorod, Russia; Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 603155, Nizhny Novgorod, Russia

Email: mmm1984@inbox.ru
Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина 23; Россия, 603155, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

S. N. Gurbatov

National Research Nizhny Novgorod State University, 603022, Nizhny Novgorod, Russia

Email: mmm1984@inbox.ru
Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина 23

M. S. Deryabin

National Research Nizhny Novgorod State University, 603022, Nizhny Novgorod, Russia; Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 603155, Nizhny Novgorod, Russia

Email: mmm1984@inbox.ru
Россия, 603022, Нижний Новгород, пр. Гагарина 23; Россия, 603155, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

D. A. Kasyanov

Institute of Applied Physics, Russian Academy of Sciences, 603155, Nizhny Novgorod, Russia

Author for correspondence.
Email: mmm1984@inbox.ru
Россия, 603155, Нижний Новгород, ул. Ульянова 46

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (210KB)
3.

Download (104KB)
4.

Download (74KB)
5.

Download (134KB)
6.

Download (227KB)
7.

Download (32KB)
8.

Download (479KB)
9.

Download (215KB)
10.

Download (102KB)
11.

Download (144KB)
12.

Download (122KB)

Copyright (c) 2023 В.К. Бахтин, С.Н. Гурбатов, М.С. Дерябин, Д.А. Касьянов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».