|
СИБИРСКИЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ 2021. Том 16, № 2 EN |
|
Радиофизика и электроника
|
|
Базарова А. С., Сычев Р. С., Базаров А. В., Атутов Е. Б., Башкуев Ю. Б. Сезонное распределение индекса рефракции радиоволн над территорией Бурятии// Сибирский физический журнал. 2021. Т. 16, № 2. С. 5–13. DOI 10.25205/2541-9447-2021-16-2-5-13 Рассчитаны значения индекса рефракции атмосферы N для ультракоротких радиоволн для территории Бурятии по данным метеорологических станций. Построены карты изолиний среднемесячных значений N для центральных месяцев сезонов (времен) 2020 г. Показано, что на количественные показания N существенное влияние оказывают влажность от озера Байкал и рельеф. В среднем значения индекса рефракции около озера больше на 20–30 N-единиц. Выявлено, что среднемесячные значения N имеют максимумы зимой и летом с минимумами весной и осенью, причем главный максимум приходится на июль. Ключевые слова Источник финансирования |
|
Физика жидкости, нейтральных и ионизованных газов
|
|
Павленко А. М., Быков А. В., Занин Б. Ю., Катасонов М. М. Изучение обтекания трапециевидной модели малоразмерного БПЛА при попадании в турбулентный след // Сибирский физический журнал. 2021. Т. 16, № 2. С. 14–28. DOI 10.25205/2541-9447-2021-16-2-14-28 Проведены исследования структуры течения вблизи поверхности трапециевидной модели малоразмерного беспилотного летательного аппарата при попадании в узкий турбулентный след. Все экспериментальные данные получены в аэродинамической трубе при дозвуковых скоростях потока. Особенностью работы было то, что изучение обтекания модели проводилось при натурных (полетных) числах Рейнольдса. Методом сажемасленой визуализации получены данные об особенностях обтекания модели с учетом таких факторов, как угол атаки, наличие и отсутствие источника внешних возмущений, который генерировал турбулентный след. Эксперименты проводились при двух режимах обтекания: при нулевом угле атаки, когда на крыле имеются локальные отрывные пузыри, и при большом (сверхкритическом) угле атаки 18°, когда происходит глобальный срыв потока с передней кромки. Было показано, что турбулентный след оказывает значительное влияние на характер течения вблизи поверхности модели в обоих случаях. Локальные отрывные пузыри постепенно уменьшаются в размерах с уменьшением расстояния между источником возмущений и крылом. Крупномасштабные вихри существенно уменьшаются в геометрических размерах и смещаются в сторону боковых кромок при глобальном срыве потока, тем самым увеличивая область присоединенного течения на поверхности модели. Ключевые слова Источник финансирования
|
|
Акинин С. А., Старов А. В. Особенности течения на поверхностях сжатия конвергентного воздухозаборника // Сибирский физический журнал. 2021. Т. 16, № 2. С. 29–40. DOI 10.25205/2541-9447-2021-16-2-29-40 Представлены результаты расчетно-экспериментальных исследований модели гиперзвукового конвергентного воздухозаборника. Экспериментальные исследования проведены в импульсной аэродинамической трубе ИТ-302М СО РАН при числе Маха М = 5,7 и угле атаки a = 4°. Численное моделирование проводилась в трехмерной постановке в программном комплексе ANSYS Fluent. Расчеты были проведены в 4-х вариантах с использованием разных моделей турбулентности: k-e standard, RNG k-e, k-w standard и k-w SST. Установлены особенности структуры течения. Получены распределения давления на поверхностях сжатия и в канале воздухозаборника. Изучено отрывное течение на входе внутреннего канала. Установлено, что применение различных моделей турбулентности оказывает существенное влияние на размер и положение отрыва. Лучшее согласование расчетных и экспериментальных данных по уровню статического давления показал вариант с моделью турбулентности k-e standart. Ключевые слова Источник финансирования
|
|
Лысенко В. И., Смородский Б. В., Косинов А. Д. Развитие возмущений в сверхзвуковом пограничном слое при вдуве в него гелия // Сибирский физический журнал. 2021. Т. 16, № 2. С. 41–47. DOI 10.25205/2541-9447-2021-16-2-41-47 Проведено исследование влияния распределенного вдува гелия с обтекаемой поверхности в сверхзвуковой пограничный слой на развитие возмущений в нем. Показано, что в некотором диапазоне значений расхода гелия его инжекция ведет к уменьшению скоростей роста естественных возмущений. Ключевые слова Источник финансирования
|
|
Зудов В. Н., Тупикин А. В. Влияние электрического поля на оптический разряд в воздушном потоке // Сибирский физический журнал. 2021. Т. 16, № 2. С. 48–58. DOI 10.25205/2541-9447-2021-16-2-48-58 Получены экспериментальные данные о влиянии электрического поля на плазму оптического разряда, находящегося в воздушном потоке. Рассмотрено две конфигурации внешнего электрического поля при воздействии на плазму оптического разряда. Для создания электрического поля применялись плоские (поле вдоль луча и поперек потока) и кольцевые (поле поперек лазерного луча и вдоль потока) электроды. Установлено, что существует два режима комбинированного разряда (оптического и электрического). При создании поля симметрично относительно оси потока наблюдался электрический пробой от среза сопла (положительно заряженный электрод) до точки фокусировки лазерного луча, при этом в следе оптического разряда стримеров не наблюдается. В другом случае электрический разряд реализуется между плоскими электродами одновременно с оптическим пробоем. В поле постоянной напряженности выше 3 кВ/см наличие плазмы оптического разряда способствовало электрическому пробою среды. При этом параметры электрического пробоя зависели от формы электродов, полярности приложенного напряжения и скорости воздушного потока. Ключевые слова Источник финансирования
|
|
Прохоров Е. С. Температура плавления углеродных частиц за фронтом газовой детонации // Сибирский физический журнал. 2021. Т. 16, № 2. С. 59–70. DOI 10.25205/2541-9447-2021-16-2-59-70 Сформулирована математическая модель газовой детонации переобогащенных смесей углеводородов с кислородом, позволяющая численно исследовать равновесные течения продуктов детонации при наличии конденсации свободного углерода. Для описания термодинамических свойств углеродного конденсата использованы справочные данные для графита. Проведено сопоставление расчетов с известными результатами экспериментальных исследований, в которых при детонации ацетиленокислородной смеси в закрытой с одного конца трубе удается получать наноразмерные частицы из углеродного материала с особыми свойствами. Сделано предположение, что температура плавления такого материала ниже, чем у графита, и составляет около 3100 К. Только при такой корректировке температуры плавления получено наилучшее согласование (с точностью около 3 %) между расчетной и экспериментальной зависимостью скорости детонационного фронта от молярной доли ацетилена в смеси. Ключевые слова
|
|
Пинаков В. И. Об акустической природе «грозового носа», воронок «supercell» и торнадо // Сибирский физический журнал. 2021. Т. 16, № 2. С. 71–80. DOI 10.25205/2541-9447-2021-16-2-71-80 В реальной атмосфере, на средних широтах, рассматривается процесс формирования кучево-дождевого облака Cb calvus. Его развитие от исходной стадии жизненного цикла до «зрелости» происходит благодаря формированию в тропосфере в окрестности уровня минимума температуры, близкого к 2 км, волновода «надземный акустический канал», являющегося аналогом «подводного звукового канала», соответствующего в океане уровню минимума скорости звука. Тропосферный «канал», связанный с зоной инверсии температуры, практически не ограничен по горизонтали. Восхождением купола Cb calvus в тропосфере обусловлено синхронное генерирование его точками пары волн сжатия: восходящей (над облаком) и нисходящей (в облаке). Первая может вызывать необъясненные «аэродинамические подхваты» самолетов; вторая формирует «грозовой нос» и опускания в облаке – приосевое и периферийное. Проникание облака в стратосферу приводит к нарушению динамического баланса в окрестности вершины облака и приводит к его разгрузке в нисходящей волне разрежения. Воздух в ней охлаждается до «точки росы» в месте примыкания к основанию материнского облака, что, в соответствии с законом Снеллиуса, приводит к формированию фронта конденсации в виде аэрозольной «воронки», с близкой к расчетной величине угла образующих к вертикали. В рамках оценки Д. Сноу из нее формируются либо воронка «supercell», либо воронка торнадо. Ключевые слова
|
|
Физика твердого тела, полупроводников, наноструктур
|
|
Коляко А. В., Плешков А. С., Третьяков Д. Б., Энтин В. М., Рябцев И. И., Неизвестный И. Г. Исследование долговременной стабильности генерации однофотонного квантового ключа в схеме с поляризационным кодированием // Сибирский физический журнал. 2021. Т. 16, № 2. С. 81–93. DOI 10.25205/2541-9447-2021-16- 2-81-93 Представлены экспериментальные результаты, демонстрирующие долговременную стабильность работы созданной нами атмосферной квантово-криптографической установки, использующей протокол BB84 и поляризационное кодирование. Показано, что скорость генерации «просеянного» квантового ключа и уровень ошибочных битов в ключе оставались постоянными в течение 1 часа и равнялись 10 кбит/с и 6,5 % соответственно при расстоянии между передатчиком и приемником, равном 20 см. Приведены теоретические зависимости скорости генерации секретного квантового ключа от коэффициента пропускания квантового канала для детекторов одиночных фотонов, которые использовались в данном эксперименте, и новых детекторов с пониженным уровнем темновых шумов. Ключевые слова Источник финансирования |
|
Учебно-методическое обеспечение преподавания физики
|
|
Заикин А. Д., Суханов И. И. Индивидуализированные компьютерные симуляции лабораторных работ по физике // Сибирский физический журнал. 2021. Т. 16, № 2. С. 94–104. DOI 10.25205/2541-9447-2021-16-2-94-104 Изложен опыт создания и эксплуатации компьютерных симуляций лабораторных работ по физике. Значительное количество лабораторных работ можно классифицировать как «черный ящик». Исследуемое физическое явление скрыто от непосредственного наблюдения, контроль осуществляется посредством электрических измерительных приборов. При выполнении такой работы отличить физическую реальность от ее имитации затруднительно. Виртуализация подобных лабораторных работ не требует реалистичности изображений. Схематичность представления лабораторной установки существенно упрощает процесс создания симулятора. Для каждого студента, выполняющего лабораторную работу на симуляторе, формируется уникальный набор параметров установки, что способствует самостоятельности работы студента. Эти параметры хранятся в сервисе электронных таблиц Google Sheets. Их передача в html-шаблон лабораторной работы осуществляется в зашифрованном виде посредством платформы Google Apps Script. Виртуальные лабораторные работы реализованы в виде кроссплатформенного веб-приложения. Ключевые слова
|
|
|
Информация для авторов |
|
|
|
|