Розглянуто можливість підвищення збіжності методу Бубнова - Галеркіна при дослідженні власних коливань складних континуальних систем, а також приклади використання викладеної пропозиції.

Виконано статистичний аналіз коливань квазі-оптичного об'ємного НВЧ резонатора, заповненого випадковими діелектричними неоднорідностями. Показано, що неоднорідності, які спричинюють малі дисипативні втрати, призводять до суттєвого зсуву і розширення спектральних ліній. Цей ефект пов'язується нами зі стохастичним міжмодовим розсіюванням хвиль на неоднорідностях і є додатковим до дисипативного розширення, обумовленого омічними втратами. Зсув і розширення кожної спектральної лінії суттєво залежить від частотної відстані між нею і найближчими лініями спектра. За збільшення цієї відстані вплив неоднорідностей різко слабшає. Завдяки цьому відбувається ефективне розріджування спектра резонатора. Розріджування обумовлено тим, що поодинокі спектральні лінії в незначній мірі зазнають впливу неоднорідностей і зберігають свою велику добротність. В той же час, добротність близько розташованих ліній суттєво змінюється. В результаті за збудження резонатора в спектрі домінують нечисленні резонанси з найбільш великою добротністю.

Выполнен статистический анализ колебаний квазиоптического объемного СВЧ резонатора, заполненного случайными диэлектрическими неоднородностями. Показано, что неоднородности, вызывающие пренебрежимо малые диссипативные потери, приводят к существенному смещению и уширению спектральных линий. Этот эффект связывается нами со стохастическим межмодовым рассеянием волн на неоднородностях и является дополнительным к диссипативному уширению, обусловленному омическими потерями. Смещение и уширение каждой спектральной линии существенно зависят от частотного расстояния между нею и ближайшими линиями спектра. При увеличении этого расстояния влияние неоднородностей резко ослабевает. Благодаря этому происходит эффективное разрежение спектра резонатора. Разрежение обусловлено тем, что уединенные спектральные линии в незначительной степени подвержены влиянию неоднородностей и сохраняют свою высокую добротность. В то же время добротность близко расположенных линий существенно изменяется. В результате при возбуждении резонатора в спектре доминируют немногочисленные резонансы с наиболее высокой добротностью.

Statistical analysis of oscillations in SHF cavity resonator filled with random dielectric imperfections is performed. The imperfections have negligibly small dissipative losses and result in essential shift and widening of spectral lines. We relate this effect to stochastic intermode scattering of waves on imperfections. It is supplementary to dissipative widening caused by ohmic losses. The shift and widening of each spectral line depend essentially on frequency interval between this line and nearest lines of the spectrum. On increasing the interval, the influence of imperfections reduces substantially. This results in essential spectrum rarefaction. The rarefaction is due to the fact that solitary spectral lines are to minor extent subjected to the influence of imperfections and preserve their high quality factors. At the same time, the Q-factors of adjacent lines change substantially. As a result, when exciting the resonator, only sparse lines with high Q-factors dominate in the spectrum

Експериментально вивчено вплив випадкових неоднорідностей на спектр квазіоптичного циліндричного об'ємного резонатора міліметрового діапазону. Одержані дані узгоджуються з викладеною раніше спектральною статистичною теорією об'ємного резонатора з випадковими неоднорідностями. Результати експерименту підтверджують, що основним механізмом впливу неоднорідностей на спектр резонатора є міжмодове розсіювання, яке проявляється в зсуві та в збільшенні ширини резонансних ліній. Відповідно до теорії, ефект розсіювання є найбільшим, якщо сусідні лінії спектра знаходяться на близькій відстані одна від одної. Поодинокі лінії, відстань яких від найближчих сусідів є порівняно великою, під впливом слабких неоднорідностей змінюються мало. В результаті такого вибіркового впливу спектр резонатора проріджується. Встановлено, що в квазіоптичному резонаторі з невпорядкованим діелектричним заповненням поряд з регулярными проявляються й хаотичні властивості. Одержані результати можуть служити основою для моделювання впливу випадкових неоднорідностей на електронний спектр замкнутих наноелектронних структур (квантових точок та квантових більярдів).

Экспериментально изучено воздействие случайных неоднородностей на спектр квазиоптического цилиндрического объемного резонатора миллиметрового диапазона. Полученные данные согласуются с ранее изложенной спектральной статистической теорией объемного резонатора со случайными неоднородностями. Результаты эксперимента подтверждают, что основным механизмом этого воздействия является межмодовое рассеяние, которое проявляется в смещении и увеличении ширины резонансных линий. В соответствии с теорией, эффект рассеяния является наибольшим, если соседние линии в спектре находятся на близком расстоянии друг от друга. Одиночные линии, расстояние которых до ближайших соседей сравнительно велико, под действием слабых неоднородностей изменяются мало. В результате такого избирательного влияния неоднородностей спектр резонатора прореживается. Установлено, что в квазиоптическом резонаторе с неупорядоченным диэлектрическим заполнением наряду с регулярными проявляются также и хаотические свойства. Полученные результаты могут служить основой для моделирования влияния случайных неоднородностей на электронный спектр замкнутых наноэлектронных структур (квантовых точек и квантовых биллиардов).

The influence of random imperfections on the quasi-optical cavity cylindrical resonator spectrum was studied experimentally at millimeter wave band. The obtained data are agreed well with the spectral statistical theory of a cavity resonator with random imperfections, which was developed in the previous paper. The results of experiment confirm that the main mechanism of this influence is the intermode scatterng which reveals itself by the frequency shift and widening resonant lines. According to the theory, the scattering effect reaches maximal value when frequency interval between the adjacent resonant lines is minimal. The solitary lines almost are not changed by the influence of small imperfections. As a result of such a selective influence of imperfections, the spectrum of the resonator is rarefied. We found out that there are both the regular and the chaotic properties in the quasi-optical resonator with random imperfections. The obtained experimental results can be the basis for modeling the influence of random imperfections on the electron spectrum of closed nanoelectron structures (quantum dots and quantum billiards)

Кондактанс неупорядоченных ограниченных электронных систем рассчитан путем сведения исходной динамической задачи произвольной размерности к строго одномерным задачам для одночастичных модовых пропагаторов. Показано, что металлическое основное состояние двумерных проводников, рассматриваемых как предельный случай трехмерных квантовых волноводов, обусловлено их многомодовостью. При уменьшении толщины волновода, например с помощью "прижимающего" потенциала, электронная система претерпевает последовательность непрерывных квантовых фазовых переходов, связанных с дискретным изменением числа протяженных мод. Закрытие последней токонесущей моды интерпретируется как фазовый переход электронной системы из металлического в диэлектрическое состояние. Полученные результаты качественно согласуются с наблюдаемыми "аномалиями" сопротивления различных двумерных электронных и дырочных систем.

Досліджено ефекти динамічної локалізації класичних хвиль і квантових частинок у неупорядкованих системах зниженої вимірності. Розв'язано проблему просторової локалізації та флуктуаційного хвилеводного каналювання хвиль, випромінюваних точковими джерелами у випадкових слабко шаруватих середовищах. Передбачено геометричні осциляції електропровідності та модулів пружності одновимірних неупорядкованих металів, взаємопов'язані зі стрибковим транспортом носіїв струму між далеко рознесеними квазілокалізованими станами. Побудовано теорію температурної залежності провідності неупорядкованих 1D систем в області температур, малих у порівнянні з енергією активації локалізованих електронів. Виявлено новий фізичний механізм розсіювання квантових частинок на випадково-шорсткуватих поверхнях і побудовано теорію статичного кондактансу одномодових металевих дротів зі статистично-шорсткуватими бічними межами. Розроблено метод розділення мод поперечного квантування для відкритих систем хвилеводного типу за наявності у них довільного статичного потенціалу. Розраховано кондактанс двовимірних слабко неупорядкованих фермі-систем за нульової температури та доведено відсутність у них локалізаційного режиму електронного транспорту. Побудовано теорію квантового фазового переходу "метал-ізолятор" у квазідвовимірних фермі-системах за зміни у них поверхневої концентрації носіїв струму та під дією класично слабкого паралельного магнітного поля.

Досліджено питання покращання активної безпеки легкового автомобіля. Визначено, що бортовий перерозподіл ваги дає ефект нульового прискорення за будь-якого первісного кутового відхилення. На базі моделі показано важливість стабільності гальмових механізмів, одночасне блокування всіх коліс є гарантією відсутності розвитку замету. Розроблено методику підбору у процесі експлуатації сполучення фрикційних пар на передній і задній осях на прикладі легкового автомобіля другого класу. Методика може бути використана під час проектування гальмових механізмів автомобілів, під час проведення сертифікації гальмових колодок і гальмових дисків (барабанів). Одержані результати використано у процесі модернізації конструктивних елементів гальмівної системи автомобілів, що перебувають в експлуатації, з метою підвищення їх техніко-експлуатаційних характеристик.

Індекс рубрикатора НБУВ: З845.7-01

Рубрики:

Хвилевідні лінії передачі. Хвилеводи та об'ємні резонатори

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Используя строгие уравнения возбуждения, проанализировано распространение волн в отрезке прямоугольного волновода с острым периодическим гофром, для которого отношение высоты к периоду много больше единицы. Показано, что при сильном градиентном рассеянии диаграмма Бриллюэна гофрированного и регулярного волноводов имеют качественно одинаковый характер зависимости продольного волнового числа от частоты. Отличие проявляется в том, что частоты отсечек мод гофрированного волновода растут с уменьшением периода гофра и в произвольном частотном диапазоне, лежащем выше первой частоты отсечки, всегда можно реализовать одномодовый режим. Это явление можно использовать для подавления конкуренции мод в микроволновых усилителях, а также в узкополосных генераторах, если в последних в качестве обратной связи использовать брэгговские отражатели.

Определены составляющие энергетического баланса затормаживаемого автомобиля, которые можно использовать при определении энергонагруженности тормозных механизмов для уточненного алгоритма проведения квалиметрической оценки.

Теоретически и экспериментально изучен частотный спектр цилиндрического микроволнового резонатора со вставленным в него тонким металлическим стержнем, играющим роль сингулярного возмущения. Выделено два типа рассеяния (внутри и межмодовое) и показано, что они играют принципиально разную роль в формировании хаотических свойств спектра. Статистический анализ, выполненный на основе оценки нормы оператора перемешивания мод, продемонстрировал, что межмодовое рассеяние, вызванное сингулярностью, приводит к существенной корреляции резонансных частот. Результаты проведенных измерений согласуются с выводами теории. В спектре резонатора с несимметрично вставленным в него металлическим стержнем обнаружены основные признаки квантового хаоса, а именно вигнеровское распределение межчастотных интервалов, корреляция спектральных линий и характерная кривая спектральной жесткости. Сопоставление теории и эксперимента позволило впервые однозначно установить, что именно межмодовое рассеяние является источником квантового хаоса в спектре волновых бильярдных систем, подвергаемых сингулярному возмущению.

A giant quantum dot (GQD) is proposed as a resonator for a semiconductor laser. GQD is a mesoscopic quantum electron billiard filled up with an active medium. To study the influence of random imperfections on spectral resonator properties, we used a modeling approach based on a quasi-optical cavity resonator of the millimeter wave range. We found out that random imperfections lead to the widening of resonant lines. This widening affects mainly the nearest spectral lines. The solitary lines are subjected a little to the influence of imperfections and keep a high quality factor. As a result, we have the so-called "rarefaction" of the resonator frequency spectrum due to random imperfections. The widening of resonant lines and the spectrum rarefaction take place due to the intermode field scattering by imperfections. We studied experimentally the generation effect in a quasi-optical cavity resonator with point-contact Gann diode in the millimeter wave range. We obtained the generation both in an empty resonator and in the resonator with random imperfections. The spectrum rarefaction due to imperfections leads to the reducing of the number of resonant lines with an enough high quality factor. As a result, the unstable multifrequency generation vanishes near the excitation threshold and the monochromatic generation in the resonator has high stability on the significant excess of the excitation threshold.

Досліджено ефекти, пов'язані з утворенням квантового хаосу в круговому балістичному більярді з шорсткою межею. З цією метою у восьмиміліметровому радіодіапазоні вивчено спектр коливань об'ємного циліндрового резонатора, в якому створені неоднорідності на бічній поверхні. Неоднорідності в резонаторі розташовані випадково, а форма та розміри їх не допускають перетворення різних типів коливань. Завдяки цьому в неоднорідному резонаторі досягалася порівняно висока добротність. Виконано статистичний аналіз спектра коливань резонатора. Показано, що розподіл міжчастотних інтервалів належить до розподілу Вігнера, тим самим експериментально встановлено, що в круговому балістичному більярді з шорсткою межею реалізуються умови квантового хаосу.

Проаналізовано конструкції деталей, вузлів та агрегатів, що надходять до капітального ремонту. Опис призначення конструкції деталі має дати уявлення, які поверхні та розміри мають основне, вирішальне значення для функціонування деталі, а які - другорядне. Викладено технологічний аналіз конструкції, оцінено ремонтопридатність, яка забезпечує поліпшення техніко-економічних показників технологічного процесу, що розробляється. Викладено порядок розробки комплектів технологічної документації для різних видів технологічних процесів ремонту (виготовлення) виробів. Наведено види та комплектність документів на технологічні процеси, ремонту (виготовлення) виробів, що застосовуються при її розробці, регламентовані ГОСТ 3.1102-81. Увагу приділено розробці технологічної документації на основі процесів відновлення деталей, а саме на слюсарні та слюсарно-складальні роботи, на зварювальні та наплавочні роботи, на обробку деталей різанням тощо. Наведено методи нормування ремонтних робіт, також приділено увагу науковому обгрунтуванню норми часу та нормам виробітку, нормуванню праці на роботах з розбирання, складання і ремонту деталей.

Построена теория распространения волн в волноводных системах, боковые границы которых на конечном участке являются случайно-шероховатыми. Показано, что главную роль в формировании волноводных состояний играет градиентный механизм поверхностного рассеяния волн, в котором определяющей является острота шероховатостей, а не их амплитуда. Шероховатый участок волновода играет роль эффективного модулированного потенциального барьера, ширина которого совпадает с длиной участка, а высота зависит от средней остроты неровностей границ волновода. В такой системе возможны два типа локализации волн. Один из них проявляется в последовательной «отсечке» волноводных мод по мере заострения шероховатостей, что приводит к прореживанию спектра волновода и переходу его при достаточно большой остроте шероховатостей в «запредельный» режим. Другой механизм – это традиционная андерсоновская локализация, связанная с многократным рассеянием волноводных мод на случайных флуктуациях эффективного потенциала. Предсказано резкое (до 100 %) возрастание волнового кондактанса при переходе волновода в эффективно одномодовый режим за счет градиентной перенормировки мод, которое связано с исчезновением в этом случае канала межмодового рассеяния.

Побудовано теорію поширення хвиль у хвилеводних системах, бічні межі яких на кінцевій ділянці є випадково-шорсткими. Показано, що головну роль у формуванні хвилеводних станів відіграє градієнтний механізм поверхневого розсіяння хвиль, у якому визначальною є гострота нерівностей стінок, а не їх амплітуда. Шорстка ділянка хвилеводу відіграє роль ефективного модульованого потенційного бар’єра, ширина якого співпадає з довжиною ділянки, а висота залежить від середньої гостроти нерівностей бічних меж. У такій системі є два можливі типи локалізації хвиль. Один з них виявляється у послідовному «відсіченні» хвилеводних мод в міру загострення шорсткостей, що призводить до проріджування спектра хвилеводу та його переходу в «позамежний» режим за достатньо великої гостроти шорсткостей. Інший механізм – це традиційна андерсонівська локалізація, пов’язана з багатократним розсіянням хвилеводних мод на випадкових флуктуаціях ефективного потенціалу. Передбачено різке (до 100 %) зростання хвилевого кондактансу під час переходу хвилеводу в ефективно одномодовий режим внаслідок градієнтного перенормування мод, яке пов’язане зі зникненням у цьому випадку каналу міжмодового розсіяння.

A theory of wave propagation in waveguides incorporating a finite-length segment with randomly corrugated side boundaries is developed. We have shown that the dominant role in the waveguide state formation is played by the so-called gradient scattering mechanism, which is associated with surface asperity sharpness but not with their amplitude. The corrugated portion of the waveguide may be regarded as the modulated potential barrier, whose width is coincident with the length of the corrugated region whereas the height is determined by the corrugation sharpness. There are two possible types of wave localization in such a system. The first one manifests itself through the sharpness-induced mode cut-off which leads to rarefication of the entire (combined) waveguide spectrum, so that at some critical level of the asperity sharpness the waveguide becomes the evanescent-mode one. The other type of localization is a localization of Anderson nature. It is associated with multiple scattering of waves by random fluctuations of the effective potential. We have predicted a jump of the full transmittance of the waveguide at its transition to single-mode regime due to the mode cut-off. This phenomenon is associated with the absence of the inter-mode scattering in the single-mode regime.

Изучено рассеяние поверхностных ТМ поляризованных плазмон-поляритонных волн (ППВ) конечным участком плоской границы металл - вакуум со случайно флуктуирующим импедансом. Проанализировано решение интегрального уравнения, связывающего рассеянное поле с полем падающей ППВ, справедливое для произвольной интенсивности рассеяния и произвольных диссипативных свойств проводящей среды. В качестве меры рассеяния ППВ используется гильбертова норма рассеивающего интегрального оператора. Показано, что интенсивность рассеяния определяется не только параметрами флуктуирующего импеданса (дисперсия, корреляционный радиус, длина участка неоднородности), но также критически зависит от величины проводимости металла. При малой норме интегрального оператора ППВ рассеивается в основном в вакуум, теряя энергию на возбуждение над проводящей поверхностью квазиизотропных волн нортоновского типа. Интенсивность рассеянного поля выражается в терминах парной корреляционной функции импеданса, зависимость которой от волновых чисел налетающей и рассеянных волн демонстрирует возможность наблюдать при рассеянии ППВ на случайных флуктуациях импеданса явление, аналогичное вудовским аномалиям рассеяния волн на периодических решетках. При сильном рассеянии, когда норма рассеивающего оператора становится большой по сравнению с единицей, излучение в объем подавляется, и в пределе ППВ зеркально отражается от неоднородного участка поверхности. Поэтому в модели бездиссипативной проводящей среды поверхностный поляритон неустойчив по отношению к сколь угодно малым флуктуациям поляризуемости проводника. Зеркализация рассеяния при сильных флуктуациях импеданса интерпретируется в терминах локализации Андерсона.

Решена актуальная проблема разработки современных требований по утилизации автомобилей. Предложен показатель эффективности рециклинга, который позволит осуществлять наиболее значимые для стран с разным уровнем экономического развития мероприятия по утилизации и переработке отходов.

Рассмотрен вопрос определения изменения мощности на ведущих колесах автомобиля непосредственно в процессе его движения в условиях эксплуатации путем измерения линейных скорости и ускорения автомобиля в начале эксплуатации и после длительного пробега автомобиля при его одинаковой массе.

Запропоновано ввести новий вид випробувань колісних машин - випробування на стабільність функціонування. Запропоновано критерії для оцінки функціональної стабільності автомобілів. Результати дослідження можна використати при проектуванні, модернізації та експлуатації колісних машин.

Разработан энергетический подход к оценке динамичности и экономичности автомобилей, позволяющий определить взаимосвязь между затратами энергии и кинетической энергией автомобиля. Определены коэффициенты указанной взаимосвязи для основных и дополнительных (непроизводительных) затрат энергии. Исследован выбор и обоснование показателей энергетической оценки динамичности и экономичности автомобиля путем оценки затрат энергии двигателя на его движение. Получено уравнение, определяющее зависимость дополнительных потерь энергии движения от упругих и динамических параметров автомобиля и его моторно-трансмиссионной установки. Определены взаимосвязи между энергетическими показателями динамичности и экономичности автомобилей.

Причиной появления отказов автомобилей в эксплуатации является несовершенство методов и методик проведения испытаний на различных этапах создания машин. Предложено ввести новый вид испытаний автомобилей - испытания на стабильность функционирования. Предлагаются показатели и критерии функциональной и параметрической стабильности автомобилей. Предложен новый вид контрольных испытаний на стабильность функционирования, который позволит улучшить оценку технического уровня и безопасность использования автомобилей. На примере оценки стабильности показателей динамических свойств автомобилей, разработан метод проведения контрольных испытаний, который может быть обобщен и на другие виды испытаний.