The role of bifurcation or structural-phase transitions in the evolution of complex systems is analyzed using a phenomenological algorithm and formalized concepts of adaptability and stability. It is shown that the algorithm makes it possible to estimate the degree of transition harmonicity and the stability of the new state. Knowledge of the features of the most critical zones of structural-phase transitions makes it possible to change the trajectory, pace and ultimate goal of the evolution of various dangerous natural processes by small energy impacts, preventing their development to extreme states. The knowledge of the functional significance of such “acupuncture” points of evolutionary processes makes it possible to control them with minimal energy costs for the purpose of preventive protection.
Вычисляются спектры случайных процессов, использующихся при описании многих физических явлений. Вычислен спектр суммы случайного числа случайных величин. Вычислен спектр случайной последовательности импульсов со статистически связанными амплитудой и длительностью импульса. Получены выражения общего вида для спектров рассмотренных процессов. Данные результаты могут быть использованы при анализе спектров физических процессов различной природы, для описания которых применяются рассмотренные случайные процессы. Из полученных выражений общего вида, переходя к частным случаям, можно непосредственно определить спектры конкретных физических процессов. Полученные результаты могут быть применены в различных областях физики при решении как фундаментальных, так и прикладных задач.
Рассмотрены вопросы применения флуктуационных явлений в твердых телах в прикладных целях. Наиболее значительным явлением в этом отношении является избыточный низкочастотный шум. Проанализированы теоретические исследования избыточного шума. Рассмотрены теоретические основания связи шума с дефектами структуры твердых тел. Рассмотрено влияние деградационных процессов на шум. Проанализированы экспериментальные исследования избыточного шума. Рассмотрена связь характеристик шума с дефектами структуры твердых тел. Рассмотрена корреляция шума с качеством твердых материалов и электронных приборов. Установлена связь спектральных свойств избыточного шума с характеристиками деградационных процессов. Обоснована возможность широкого применения избыточного низкочастотного шума для неразрушающего контроля твердых материалов и электронных приборов. Отмечена эффективность флуктуационного неразрушающего контроля.
Уравнение конвективного массопереноса в случае вектора скорости, одинакового для всех компонент композиционной среды, получено еще в прошлом веке и приводится во многих справочниках по массопереносу, в частности, известных работах Лыкова А. В. Отличительной особенностью данного исследования является дальнейшее обобщение указанного уравнения с учетом разнонаправленности векторов скоростей компонент. Это является актуальным в связи с широким распространением в настоящее время тонких суспензий магнитно-активных жидкостей в качестве компонент композиционных смесей и их использования при активном управлении процессом массопереноса. При выводе уравнения конвекционного массопереноса используется понятие представительного объема композиционной среды с использованием объемных долей компонент, где неявно используется гипотеза о том, что объемные доли компонент являются дискретной случайной величиной, описывающей вероятности присутствия той или иной компоненты неоднородной среды в конкретной точке с заданными координатами, как представительного объема, так и исследуемой геометрической области в целом. С методической точки зрения в статье вначале пространственное уравнение упрощается до одномерного для любого из выбранных читателем направлений декартовой системы координат. Для любого из направлений в отдельности получен аналог вилки Фойгта-Рейсса соответствующих проекций скоростей компонент композиционной смеси. Далее вилка средних проекций скоростей по направлениям сужается до вилки Кравчука-Тарасюка. После этого усреднением вилки КравчукаТарасюка получается одномерное уравнение конвективного массопереноса в композиционной среде в смысле средних по представительному объему значений проекций скоростей компонент для каждого из направлений декартовой системы координат. Далее с использованием среднего вектора скорости композиционной смеси и специфического переопределения «в операции дивергенция в смысле среднего значения частных производных строиться общее уравнение для пространственной области. Результаты данного исследования могут быть применены при построении прикладной теории управления конвективным массопереносом композиционной среды с помощью внешнего магнитного поля. При этом часть компонент смеси может быть магнитонейтральна.
Проанализирован трехуровневый случайный сигнал. Вычислены выражения для спектра сигнала в различных случаях. Определен вид спектра сигнала при равномерном распределении вероятностей изменения амплитуды сигнала для каждого значения амплитуды. Сделаны выводы о возможности широкого применения полученных результатов для исследований физических процессов, имеющих вид трехуровневого случайного сигнала. Показано, что результаты статьи могут быть использованы для изучения взрывного шума и изучения электрических флуктуаций в полупроводниках, вызванных ловушками. Отмечена возможность применения результатов анализа трехуровневого случайного сигнала при проведении как фундаментальных, так и прикладных исследований.
В рамках статистической теории жидкого состояния вещества с помощью метода броуновской динамики рассчитаны термодинамические величины сильнонеидеальной кулоновской структуры микрочастиц, которая удерживалась линейной ловушкой Пауля в воздухе при атмосферном давлении. Для расчета использовался кулоновский потенциал межчастичного взаимодействия и полученные в расчете парные коррелятивные функции кулоновской структуры. Рассчитаны средний параметр межчастичного взаимодействия (параметр неидеальности Γ), внутренняя энергия кулоновской структуры и ее давление на ловушку. Обнаружено, что с ростом размеров частиц и их зарядов данные величины в среднем уменьшаются за счет увеличения равновесных средних межчастичных расстояний в электродинамической ловушке. В процессе выхода на стационарное состояние также происходит уменьшение энергии и давления за счет увеличения среднего межчастичного расстояния при частичном упорядочивании частиц кулоновской системы.
Приведен обзор приемников излучения терагерцового диапазона. Отмечается, что терагерцовое излучение обладает большой проникающей способностью. Однако отсутствие источников и чувствительных детекторов терагерцового излучения в течение многих лет сдерживало исследования в этой области. В работе рассмотрены различные аспекты применения терагерцового излучения, а также основные виды и типы приемников этого излучения. Проведен анализ фотонных и тепловых приемников. Приведены подробные сведения о терагерцовых приемниках на основе ячеек Голея. Отмечается, что в настоящее время наблюдается резкая активизация исследований по созданию матричных детекторов с ячейками Голея. Для многих применений, таких как спектральное и многоцветное тепловидение, тепловые детекторы более применимы по сравнению с охлаждаемыми фотонными детекторами.
Проведено математическое моделирование конструкции микрополосковой линии со встречно-штыревым резонатором в сантиметровом диапазоне радиоволн. Выбраны её оптимальные параметры для установки резонанса в коротковолновой области СВЧ-диапазона. Описано поведение данной встречно-штыревой структуры, нагруженной толстопленочными образцами материалов с диэлектрической проницаемостью от 0,1 до 10. Рассмотрено применение встречно-штыревой структуры для определения диэлектрической проницаемости композитных наноматериалов в СВЧ-диапазоне. Изготовлены макеты данной структуры и проведены измерения действительной части диэлектрической проницаемости полимерных композитных наноматериалов на основе матриц из полиэтилена низкой плотности и полиметилметакрилата.
Рассмотрены проблемы, с которыми сталкиваются разработчики неохлаждаемых матричных преобразователей изображений на основе оптико-акустических преобразователей. Показано, что уменьшение апертуры отдельной ячейки (размера пикселя) приводит к катастрофическому падению чувствительности. Анализируются возможные пути сохранения в матричных системах чувствительности, присущей одиночным оптико-акустическим преобразователям с апертурой порядка 5 мм. Анализируются структура и геометрия ячейки, оптимизация геометрии поглотителя ИКизлучения. Рассматривается как альтернатива существующим системам матричный приемник излучения с жидкостными поршнями, запатентованный авторами.
Рассмотрено развитие неохлаждаемых многоэлементных приемников излучения на основе оптико-акустических преобразователей от первого в истории техники матричного приемника Голея до современных конструктивных решений, включающих применение графеновых разделительных мембран. Проведены обобщенные расчеты чувствительности мембран, выполненных на основе графенов и традиционных материалов, таких как полиметилметакрилат и нитрид кремния. Анализируется перспективность применения однослойного графена (SLG – single-layer graphene), как наиболее перспективного материала для выполнения мембран. Показано, что гексатриграфен С63(6) является идеальным материалом для изготовления гибкой мембраны из-за его атомной толщины, высокой прочности, газонепроницаемости и высокой электропроводности. Показано, что повышение чувствительности оптоакустических приемников излучения (ОАПИ) при изготовлении мембран из графенов позволяет конструировать матричные системы с малыми диаметрами мембран при сохранении метрологических параметров однокамерных ОАПИ приборов. Рассмотрена конструкция матричного оптико-акустического приемник ТГц излучения предельной чувствительности, в которой используется перфорированный SLG графен.