Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки

Предсказан новый тип вихревых структур в трехмерном ферромагнетике – вихревые кольца. Численными методами установлено, что эти структуры обладают конечной энергией. Также исследован характер взаимодействия пар таких колец в простейших случаях.

Рассматриваются современные тенденции создания высокоэнергетических импульсно-периодических лазеров непрерывной генерации с энергией импульсов десятки и сотни джоулей. Анализируются активные среды на предмет их использования в таких лазерах. Экспериментально исследуются при температуре от 100 до 295 К Yb:YAG активные кристаллические и керамические элементы российского производства. Приводятся данные системы криогенного охлаждения активных элементов. Описываются диодная система накачки активных элементов и гомогенизатор ее излучения. Приводятся физико-технические характеристики системы накачки. Экспериментально измеряются френелевские потери на поглощение и потери за счет усиленного спонтанного излучения, уменьшающие энергию, запасаемую в инверсной населенности. Приводятся результаты измерения усиления в многопроходных схемах с различным набором активных элементов.

Получены выражения для операторов концентрации напряженности и индукции электрического поля на поверхности включений в матричном композите в зависимости от формы и объемной доли включений в материале. Данные операторы связывают поля на поверхности включения со стороны матрицы со средними величинами напряженности и индукции электрического поля в образце композита.

Впервые строится точное решение контактной задачи о взаимодействии с многослойным основанием двух полубесконечных штампов, торцы которых параллельны друг другу. Штампы предполагаются абсолютно жесткими, а расстояние между ними может иметь любую конечную величину. Задача является важным этапом в алгоритме построения моделей трещины нового типа в материалах разных реологий. Механизм разрушения среды трещинами нового типа кардинально отличается от механизма разрушения среды трещинами Гриффитса и пока изучен слабо. Гриффитс объяснил происхождение своих трещин с гладкой границей как результат сжатия с боков эллиптической полости в пластине. Трещины нового типа имеют кусочно-гладкую границу, получаются в результате замены эллипса прямоугольником, сжимаемым с боков. Представленную в статье задачу можно рассматривать как результат формирования трещины нового типа с абсолютно жесткими берегами и деформируемой нижней границей. После ее решения появляется возможность перехода к деформируемым штампам и трещине нового типа в реологической среде. Решение этой задачи оказалось возможным вследствие построения точных решений интегральных уравнений Винера–Хопфа на конечном отрезке. Показано, как решение одной из ранее не решавшихся точно задач позволяет исследовать и решать точно другие задачи, выявлять ранее не известные свойства и резонансы. В результате построения точного решения задачи подтвердился факт о неединственности решения динамических контактных задач для систем штампов и построено дисперсионное уравнение для нахождения резонансных частот.

Предложен метод построения точных решений краевых задач теории упругости в прямоугольнике с ребрами жесткости, расположенными внутри области (неоднородная задача). Решения представляются в виде рядов по собственным функциям Папковича–Фадля, коэффициенты которых определяются в явном виде. Метод базируется на соотношении ортогональности Папковича и развитой авторами теории разложений по собственным функциям Папковича–Фадля в однородных краевых задачах теории упругости в прямоугольнике (бигармоническая проблема). Последовательность решения продемонстрирована на примере четно-симметричной задачи для прямоугольника, стороны которого свободны, а внешняя нагрузка действует вдоль ребра жесткости, расположенного на оси симметрии прямоугольника.

В представленной работе рассмотрено горение микроструи водорода, истекающей из криволинейного канала с круглым микросоплом. Струйные течения, которые генерируются с использованием прямолинейных и криволинейных каналов, различаются тем, что во втором случае заметный вклад в формирование струи и ее горение вносят вихри Дина. Взаимодействие последних с вихрями Кельвина–Гельмгольца, образование которых характерно для течений со сдвигом скорости, вызывает изменения характеристик горения. Они включают пространственные искажения зоны ламинарного пламени вблизи среза сопла, области турбулентного горения ниже по потоку, а также турбулентного пламени в условиях его отрыва от среза сопла и прекращение ламинарного горения на начальном участке течения. Результаты настоящих исследований дают возможность глубже понять особенности горения микроструй водорода в условиях их гидродинамической неустойчивости.

Рассматривается прямолинейное движение тела, управляемого посредством подвижной внутренней массы, в среде с квадратичным сопротивлением. Получены условия, при которых осуществляется поступательное движение тела с периодически изменяющейся скоростью. Определена средняя скорость этого движения. Установлены условия, обеспечивающие наибольшую среднюю скорость.

Монолитная конструкция миниатюрного полосно-пропускающего фильтра, разработанная для сантиметрового диапазона длин волн, изготовлена по технологии многослойных печатных плат. Четвертьволновые полосковые резонаторы фильтра имеют по два проводника, разделенных склеивающим конструкцию слоем препрега, что нивелирует влияние его низких параметров на характеристики устройств, обеспечивая тем самым хорошую повторяемость фильтров в серийном производстве. Для увеличения ширины высокочастотной полосы заграждения один из проводников каждого резонатора разрезан пополам поперечной щелью. Измеренные характеристики опытного образца фильтра пятого порядка, конструктивные размеры которого получены параметрическим синтезом с использованием электродинамического анализа его 3D-модели, хорошо согласуются с расчетом. Центральная частота полосы пропускания устройства f₀ ≈ 10 ГГц, ее относительная ширина Δ f/f₀ = 5.7%, габариты 18.0 × 5.4 × 2.1 мм, а масса всего лишь 0.5 г. Важным достоинством разработанной конструкции является возможность ее установки на СВЧ-плате методом поверхностного монтажа.