Оптимизация характеристик диаграммы направленности акустической параметрической антенны с помощью системы трёх вертикальных плоскопараллельных слоев, расположенных в области нелинейного взаимодействия

Секция акустических и медицинских приборов

В процессе дыхания происходит нагрев воздуха, а следовательно, изменяется энтропия системы. Можно предположить, что нагревание происходит, в основном, в легких. Но звуковые и аэродинамические процессы в легких не входят в круг наших интересов и поэтому не рассматриваются. Если учесть, что теплопроводность воздуха достаточно мала, перепад температуры наружного воздуха и стенки горла так же мал, а выделением тепла из-за торможения воздушной струи можно пренебречь, то можно пренебречь и процессами теплообмена между струей воздуха и стенкой канала. Следовательно, данный процесс можно приближенно рассматривать как адиабатический.

Решение задачи ведется методом последовательных приближений. В первом приближении мы допускаем, что движение стационарно во времени. Вдыхаемый воздух считаем несжимаемым, стенки канала - абсолютно жесткими. Также полагаем, что отсутствует закручивание воздушной струи. Таким образом на боковых поверхностях должны выполнятся условия обращения в нуль радиальной и продольной компонент скорости.

Записав уравнение Навье-Стокса для сформулированных условий и дополнив их уравнением состояния для аддиабатического процесса и условием постоянства расхода газа в любом поперечном сечении тракта, мы получили полную систему уравнений первого приближения.

УДК 621.396

М.Ю. Георги, Н.П. Заграй

ОПТИМИЗАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АКУСТИЧЕСКОЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ С ПОМОЩЬЮ СИСТЕМЫ ТРЁХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ

ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СЛОЕВ, РАСПОЛОЖЕННЫХ В ОБЛАСТИ НЕЛИНЕЙНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

В работе рассматривается задача определения влияния слоистой неоднородности, состоящей из набора активно-пассивных слоев на формирование диаграммы направленности параметрически генерируемого акустического сигнала.

При всей строгости математической и физической постановок задач подобного типа получаемый результат в виде аналитического выражения достаточно сложен. Конечное аналитическое выражение описывает модель, состоящую из трех слоёв.

Конструкция акустической антенны, тонкая структура гидрофизических неоднородностей океана, например градиенты солености и температуры, косяки рыб, служат достаточно хорошим прообразом для подобной модели. Её зависимость от многих параметров (толщины каждого слоя, скорости звука, плотности, нелинейного параметра, частот накачки и разностной) дают нам множество степеней свободы для оптимизации параметров диаграммы направленности акустической параметрической антенны. Так как разрешить аналитическое выражение относительно вышеперечисленных характеристик не представляется возможным, значительно более выгодно в подобной ситуации пользоваться численными методиками анализа и последующего синтеза.

Известия ТРТУ

Специальный выпуск

Целесообразной являлась постановка задачи максимальной передачи акустической энергии в среду распространения(задача просветляющих слоёв), а также обужение ДН АПА и снижение уровня боковых лепестков. Предлагаемая методика заключается в следующем: сначала формируется массив, содержащий искомую характеристику направленности, затем решается обратная задача. Выбирается конкретный материал для каждого из слоев. Варьируя толщиной какого-либо одного слоя, получаем приемлемую картину, более тонкая оптимизация может быть осуществлена путём изменения физических характеристик среды. Причем передача энергии в среду распространения максимальна при расположении более акустически жестких слоёв в начале, а мягких в конце.

Полученные при этом результаты представляются в виде совокупности кривых.

УДК 534.222

В.А. Воронин, Т.Н. Куценко, С.П. Тарасов

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПРАВЛЕННОСТИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ

В настоящей работе изложены особенности формирования характеристики направленности параметрической антенны. На основе теоретического и экспериментального анализа получено выражение для расчета характеристики направленности параметрической антенны с учетом дифракционной расходимости волн накачки и их затухания. При конструировании выражения параметрическая антенна была представлена в виде объемной антенны вторичных источников. Приведены результаты расчетов, полученные по сконструированному выражению, и даны рекомендации, которые необходимо учитывать при проектировании антенн.

• . • ’ ''/.Г.# 1 • •

ЛИТЕРАТУРА

1. Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная акустика. Л.: Судостроение, 1981.265 е.

2. Новиков Б.К., Тимошенко В.И.. Параметрические антенны в гидролокации. Л: Судостроение, 1990.25В с.

.'1. Смарышев М.Д., Добровольский Ю.Ю.. Гидроакустические антенны. Справочник но расчету направленных свойств гидроакустических антенн. Л.: Судостроение, 1984.297с.