ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Проект направлен на экспериментально-теоретическое изучение свойств акустических полей со специальной пространственно-временной структурой, а также разработку методов контроля параметров и новых перспективных режимов воздействия таких полей на жидкую среду и помещённые в ней твердотельные рассеиватели. Исследуются закрученные ультразвуковые пучки мегагерцового диапазона частот и особенности возникающей радиационной силы при рассеянии таких пучков на твердотельных объектах. Кроме того, акустическая радиационная сила в фокусированном ультразвуковом пучке общего вида изучается в зависимости от частоты источника и при различном соотношении диаметров рассеивателя и пучка. Разрабатываются теоретические модели и численные алгоритмы для описания механических напряжений, возникающих в процессе взаимодействия узкополосных акустических импульсов с находящимися в жидкости твердотельными объектами. Проводится анализ акустических и тепловых процессов в сферической жидкой капле, возникающей в процессе акустического фонтанирования под действием сфокусированного на свободную поверхность жидкости ультразвукового пучка.
The project is aimed at the experimental and theoretical study of the properties of acoustic fields with a special spatio-temporal structure, as well as the development of methods for monitoring parameters and new promising modes of action of such fields on the liquid medium and solid scatterers placed therein. Vortex ultrasonic beams of the megahertz frequency range and features of the emerging radiation force are investigated in the scattering of such beams on solid objects. In addition, the acoustic radiation force in a focused ultrasound beam of a general structure is studied depending on the frequency of the source and for different ratios of the diameters of the scatterer and the beam. Theoretical models and numerical algorithms are being developed to describe the mechanical stresses that arise during the interaction of narrow-band acoustic pulses with solid objects in the liquid. The analysis of acoustic and thermal processes in a spherical liquid drop arising in the process of acoustic fountain under the influence of an ultrasonic beam focused on a free surface is carried out.
Общий план работ соответствует заявленным целям и задачам проекта. В течение срока проекта предполагается провести следующие работы: – Сконструировать источники закрученных (вортексных) ультразвуковых пучков мегагерцового диапазона частот. Провести измерение амплитудно-фазовых распределений колебательной скорости и акустического давления на их поверхности методом акустической голографии. Осуществить сканирование акустического поля и сравнить результаты гидрофонных измерений с предсказаниями теоретического расчёта, использующего интеграл Рэлея и граничное условие, найденное методом голографии. – Изучить теоретически возможность захвата твердотельных объектов в жидкости за счёт пространственно-неоднородного характера радиационной силы, возникающей в поле фокусированного закрученного пучка. Провести демонстрационные эксперименты по такому захвату с использованием сферических частиц миллиметрового размера. – Разработать методики расчёта количества движения и момента количества движения, переносимого закрученными пучками от реальных источников, на основе измерений амплитудно-фазовых поперечных распределений акустического давления. – Исследовать возможностей вращения акустических поглотителей и рассеивателей при воздействии на них закрученных пучков. Рассмотреть как протяжённые поглотители и отражатели, так и частицы миллиметровых размеров. – Провести серию численных расчётов акустической радиационной силы, оказываемой на твердотельные рассеиватели, в ультразвуковом пучке с квазигауссовым поперечным распределением, а также для фокусированного пучка общего вида в зависимости от частоты источника и при различном соотношении диаметров рассеивателя и пучка. – Разработать численный алгоритм и провести серию расчётов для описания механических напряжений, возникающих в процессе взаимодействия узкополосных акустических импульсов с находящимися в жидкости твердотельными объектами. – Разработать численный алгоритм для описания динамики кавитационных пузырьков при использовании в качестве акустического воздействия результатов расчётов пространственно-временного распределения давления, возникающего в жидкости в процессе рассеяния узкополосных ультразвуковых импульсов на твердотельных объектах. – Разработать нелинейную модель для исследования динамики ультразвукового и температурного полей в акустически возбуждённых сферических каплях, возникающих в процессе акустического фонтанирования жидкости под действием сфокусированного на свободную поверхность жидкости ультразвукового пучка.
1.Разработан и сконструирован соответствующий мировым стандартам экспериментальный комплекс для ультразвуковых исследований в мегагерцовом и субмегагерцовом диапазонах частот. 2.Предложен и экспериментально реализован метод акустической голографии для определения колебаний поверхности источников и вычисления их полей. Метод применён для нахождения характеристик терапевтических источников. Проведённые эксперименты показали, что предложенный метод обладает высокой точностью и применим для исследования колебаний поверхностей, визуализации скрытых повреждений, характеризации многоэлементных излучателей и для предсказания их полей. 3.Разработан метод аналитического расчёта радиационной силы произвольного акустического пучка на упругую сферу произвольного размера. Найдено точное решение уравнения Гельмгольца в для квазигауссовых пучков, которое может быть использовано для расчёта радиационной силы. 4.Разработана и сконструирована установка по оптической визуализации акустических волн в прозрачных жидкостях шлирен-методом. 5.Проведено исследование физических аспектов действия на среду мощных акустических импульсов, использующихся в медицине для дистанционной фрагментации конкрементов. 6.Проведены исследования, касающиеся ультразвуковой визуализации, а также метрологическим аспектам при использовании мощного ультразвука: развиты новые методы численного моделирования интенсивных полей, изучено рассеяние ультразвука на газовых пузырях и слоистых структурах, развиты новые методы калибровки гидрофонов, изучены особенности силового воздействия акустических пучков на протяжённые поглотители.
В рамках проекта проведено экспериментально-теоретическое изучение свойств акустических полей со специальной пространственно-временной структурой, а также разработаны методы контроля параметров и режимы воздействия таких полей на жидкую среду и помещённые в ней твердотельные рассеиватели. Исследованы закрученные ультразвуковые пучки мегагерцового диапазона частот и особенности возникающей радиационной силы при рассеянии таких пучков на твердотельных объектах. Кроме того, акустическая радиационная сила в фокусированном ультразвуковом пучке общего вида изучена в зависимости от частоты источника и при различном соотношении диаметров рассеивателя и пучка. Разработаны теоретические модели и численные алгоритмы для описания механических напряжений, возникающих в процессе взаимодействия узкополосных акустических импульсов с находящимися в жидкости твердотельными объектами. Проведён анализ акустических и тепловых процессов в сферической жидкой капле, возникающей в процессе акустического фонтанирования под действием сфокусированного на свободную поверхность жидкости ультразвукового пучка. Проанализированы теоретические подходы, используемые при описании акустической радиационной силы применительно к эластографии. Предложен и исследован способ сортировки биологических клеток на основе эффекта акустической радиационной силы. Разработан метод определения значений скоростей сдвиговых и продольных волн в твердотельных шариках исходя из измерения характеристик рассеяния на них плоской акустической волны.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Ультразвуковые поля со специальной пространственно-временной структурой и их воздействие на жидкую среду распространения и помещённые в ней твердотельные объекты |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Ультразвуковые поля со специальной пространственно-временной структурой и их воздействие на жидкую среду распространения и помещённые в ней твердотельные объекты |
Результаты этапа: | ||
3 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Ультразвуковые поля со специальной пространственно-временной структурой и их воздействие на жидкую среду распространения и помещённые в ней твердотельные объекты |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".