2016 • №4

СОДЕРЖАНИЕ

Арустамян Д.А., Чеботарев С.Н., Лунин Л.С., Лунина М.Л., Казакова А.Е., Пащенко А.С. Моделирование функциональных характеристик фотоэлектрических преобразователей на основе многокомпонентного твердого раствора AlxGa1-xAs, полученного жидкофазной эпитаксией

Бабенко И.Д., Галуцкий В.В., Ивашко С.С., Строганова Е.В. Исследование температурной зависимости спектрально-кинетических свойств кристаллов Er3+, Yb3+:LiNbO3

Бочарова О.В., Седов А.В., Анджикович И.Е., Калинчук В.В. Об эффективном методе обработки сигнала в задачах низкочастотной дефектоскопии

Горбачева Е.В., Калайдин Е.Н. Электрогидродинамика проводящих микро- и нанопленок в постоянном электрическом поле

Гусев А.А., Швецова Н.А., Волошин А.Э., Яковенко Н.А. Изучение применимости инструментального средства нечеткого индуктивного рассуждения к задаче прогнозирования солнечной активности

Демёхин Е.А., Моршнева И.В., Калайдин Е.Н. Математическое моделирование электродинамики биполярных мембран с учетом диссоциации воды и химических реакций с ионогенными группами мембран

Дроботенко М.И., Волченко Н.Н., Самков А.А., Свидлов А.А. Математическое моделирование процессов в микробном топливном элементе мембранного типа

Камалян С.Р., Камалян Р.З. К динамике водонасыщенных грунтов

Коваленко А.В. Математическая классификация электроконвекции в электромембранных системах

Кочергин В.С., Кочергин С.В. Алгоритм идентификации параметров мгновенного точечного источника загрязнения в Азовском море на основе метода сопряженных уравнений

Рубцов С.Е., Павлова А.В. К исследованию динамических смешанных задач для ограниченного объема жидкости на упругом основании

Сыромятников П.В. Моделирование возмущений поверхности упругой полуограниченной среды, вызываемых подвижным осциллирующим источником

Фоменко С.И., Александров А.А. Волновые поля и запрещенные зоны в слоистых пьезоэлектрических фононных кристаллах

 

РЕФЕРАТЫ

Тематика: физика

УДК 539.231

Арустамян Д.А.1, Чеботарев С.Н.1,2, Лунин Л.С.1,2, Лунина М.Л.2, Казакова А.Е.1, Пащенко А.С.2
Моделирование функциональных характеристик фотоэлектрических преобразователей на основе многокомпонентного твердого раствора AlxGa1-xAs, полученного жидкофазной эпитаксией
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 5-12.

В статье представлены результаты моделирования влияния состава полупроводниковых слоев, их толщины и уровня легирования на КПД фотоэлектрического преобразователя на основе твердых растворов AlxGa1-xAs. Показано, что оптимальный состав твердого раствора для базового слоя Al0,28Ga0,72As, толщина слоя — 100 мкм, а концентрация акцепторной примеси — 1019 см-3. Для слоя эмиттера Al0,1Ga0,9As толщина слоя — 50 нм, концентрация донорной примеси — 1016 см-3 и для широкозонного окна Al0,9Ga0,1As (толщина — 50 нм, концентрация — 2,5$\times$1017 см-3). Эффективность преобразования может достигать 40,99 % в условиях освещения AM 1,5.

Ил. 7. Табл. 1. Библиогр. 15 назв.

Ключевые слова: солнечная энергетика, фотоэлектрические преобразователи, жидкофазная эпитаксия, моделирование.

Финансирование: Работа выполнена в рамках реализации Государственного задания на 2016 г. (007-01114-16 ПР), проект (0256-2014-0001), а также при поддержке РФФИ (17-08-01206).

» Информация об авторах
1 Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, Новочеркасск, 346428, Россия
2 Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону, 344006, Россия
  Адрес для переписки: galeriandavid@gmail.com

 

Тематика: физика

УДК 535.33

Бабенко И.Д.1, Галуцкий В.В.1, Ивашко С.С.1, Строганова Е.В.1
Исследование температурной зависимости спектрально-кинетических свойств кристаллов Er3+, Yb3+:LiNbO3
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 13-19.

Предложена и опробована методика изучения температурной зависимости спектрально-кинетических свойств кристаллов Er3+, Yb3+:LiNbO3 и Er3+:LiNbO3 с градиентами оптической примеси.

Ил. 4. Библиогр. 9 назв.

Ключевые слова: эрбий, иттербий, градиентный кристалл, ниобат лития.

Финансирование: Работа поддержана проектами РФФИ (16-42-230214 р_а) и 2014/75 НИР № 1291.

» Информация об авторах
1 Кубанский государственный университет, г. Краснодар, 350040, Россия
  Адрес для переписки: stroganova@phys.kubsu.ru

 

Тематика: физика

УДК 539.3/620.179.163

Бочарова О.В.1,2, Седов А.В.1, Анджикович И.Е.1, Калинчук В.В.1,2
Об эффективном методе обработки сигнала в задачах низкочастотной дефектоскопии
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 20-25.

Исследована возможность определения внутренних неоднородностей по параметрам поверхностного волнового поля. Предложен эффективный метод обработки регистрируемых сигналов, позволяющий проводить идентификацию неоднородностей. Метод основан на использовании оптимальных ортогональных разложений сигналов по базису, адаптивно настраиваемому по обучающей выборке.

Ил. 3. Библиогр. 14 назв.

Ключевые слова: дефект, неразрушающий контроль, поверхностное волновое поле, биспектральный метод.

Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ (проекты 16-48-230068рюг_а, 14-08-01213, 16-01-00647).

» Информация об авторах
1 Южный научный центр РАН, г. Ростов-на-Дону, 344006, Россия
2 Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону, 344006, Россия
  Адрес для переписки: olga.v.bocharova@gmail.com

 

Тематика: физика

УДК 532.517.4 : 537.2

Горбачева Е.В., Калайдин Е.Н.1
Электрогидродинамика проводящих микро- и нанопленок в постоянном электрическом поле
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 26-34.

В данной статье исследуется двухфазное микро-течение проводящей (электролит) и непроводящей (диэлектрик) вязких жидкостей, ограниченных двумя тонкими стенками во внешнем электрическом поле. Нижняя сплошная стенка, примыкающая к электролиту, является заряженной поверхностью (диэлектрик), а верхняя стенка — изолирована. Данная задача имеет устойчивое одномерное решение. Линейная устойчивость стационарного течения численно исследуется с помощью спектрального метода Галеркина для решения линеаризованной задачи на собственные значения. Этот метод был успешно применен к соответствующей задаче для электроосмоса ультратонкой пленки. Численный анализ дает представление о сосуществовании длинных и коротких волн неустойчивости для различных значений внешнего электрического поля. Также исследовалось влияние внешнего градиента давления на устойчивость потока. Экспериментальные факты дестабилизации системы при противоположно направленных электроосмотическом потоке и внешнем градиенте давления, установленные другими авторами, нашли подтверждение в данной работе.

Ил. 3. Библиогр. 7 назв.

Ключевые слова: пленка жидкости, мобильный поверхностный заряд, свободная граница раздела, неустойчивость, электролит, уравнения Нернста-Планка-Пуассона-Стокса, двойной ионный слой.

Финансирование: Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (15-08-02483-a, 15-58-45123-IND-a, 14-08-31260 mol-a, 14-08-00789-a).

» Информация об авторах
1 Кубанский государственный университет, г. Краснодар, 350040, Россия
  Адрес для переписки: katya1911@list.ru

 

Тематика: физика

УДК 004.942+523.982.8

Гусев А.А.1, Швецова Н.А.1, Волошин А.Э.2, Яковенко Н.А.1
Изучение применимости инструментального средства нечеткого индуктивного рассуждения к задаче прогнозирования солнечной активности
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 35-38.

В статье исследуется применимость разработанного авторами инструментального средства к прогнозированию характера 22-летнего цикла солнечной активности. Построенная модель проверена на контрольной выборке данных. Получен прогноз характера цикла до 2030 г.

Ил. 2. Библиогр. 6 назв.

Ключевые слова: системология, поддержка принятия решений, прогнозирование, интеллектуальный анализ данных, нечеткое индуктивное рассуждение, солнечная активность, цикл Хейла.

» Информация об авторах
1 Кубанский государственный университет, г. Краснодар, 350040, Россия
1 АО <<Конструкторское бюро <<Селена>>, г.~Краснодар, 350072, Россия
  Адрес для переписки: gusev@ftf.kubsu.ru

 

Тематика: физика

УДК 519.63:[537.29:538.93+544.6.018.4]

Демёхин Е.А.1, Моршнева И.В.1, Калайдин Е.Н.1
Математическое моделирование электродинамики биполярных мембран с учетом диссоциации воды и химических реакций с ионогенными группами мембран
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 39-46.

Исследуется поведение электролита около и внутри биполярной ионообменной мембраны в микромасштабах под действием нормального к мембране электрического поля. Рассмотрена трехслойная система электролит–мембрана–электролит. В основе математической модели изучаемых явлений лежит система нелинейных уравнений Нернста–Планка–Пуассона, в которую также включены уравнения транспорта ионов диссоциированной воды с источниковыми слагаемыми. Численно обнаружено, что наибольшая диссоциация воды происходит на стыке двух мембран. Поток ионов воды не только увеличивает суммарный электрический ток через систему, но и приводит к эффекту экзальтации. Включение в модель второго эффекта Вина позволяет объяснить появление в системе режима сверхпредельных токов, который наблюдается в экспериментах.

Ил. 6. Библиогр. 15 назв.

Ключевые слова: микрофлюидика, биполярная мембрана, система Нернста-Планка-Пуассона, второй эффект Вина, численное решение.

Финансирование: Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (14-08-00789 а, 16-48-230107 р_а.)

» Информация об авторах
1 Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации, Краснодар, 350051, Россия
2 Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, 344090, Россия
3 Кубанский государственный университет, Краснодар, 350040, Россия
  Адрес для переписки: enkalaydin@fa.ru

 

Тематика: физика

УДК 579.6+517

Дроботенко М.И.1, Волченко Н.Н.1, Самков А.А.1, Свидлов А.А.1
Математическое моделирование процессов в микробном топливном элементе мембранного типа
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 47-51.

В работе рассмотрена усредненная по пространству модель микробного топливного элемента (МТЭ), включающая уравнение электродиффузионных процессов для положительных и отрицательных ионов в анодной камере, уравнение динамики положительных ионов в катодной камере, уравнение кинетики биологических процессов в анодной камере, начальные и граничные условия. В модели учитывается динамика остаточного заряда в анодной камере. В работе проведено сравнение динамики силы тока в цепи МТЭ, полученной в натурных экспериментах и в результатате компьютерного моделирования. Для МТЭ с различными геометрическими характеристиками получено качественное совпадение результатов натурных и численных экспериментов.

Ил. 2. Библиогр. 6 назв.

Ключевые слова: микробный топливный элемент, модельная сточная вода, анаэробная гетеротрофная микрофлора, факультативно анаэробная гетеротрофная микрофлора, математическое моделирование, геометрия анодной камеры, динамика вольт-амперынх характеристик.

Финансирование: Работа выполнена при поддержке РФФИ (16-44-230908, 16-41-230117).

» Информация об авторах
1 Кубанский государственный университет, Краснодар, 350040, Россия
  Адрес для переписки: mdrobotenko@mail.ru

 

Тематика: физика

УДК 624.1+622.258

Камалян С.Р.1, Камалян Р.З.2
К динамике водонасыщенных грунтов
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 52-60.

Рассмотрены вопросы, связанные с деформацией грунтов при взрывном воздействии. Показано существенное влияние влажности на их деформационные характеристики. Дан подробный анализ семейства кривых динамического сжатия при различных значениях влажности грунтов. Приведены результаты прикладного применения энергии взрыва по уплотнению грунтового массива.

Ил. 6. Табл. 1. Библиогр. 22 назв.

Ключевые слова: водонасыщенный грунт, ударная волна, деформация, динамическое нагружение, разжижение, уплотнение, влажность.

» Информация об авторах
1 Кубанский государственный университет, г. Краснодар, 350040, Россия
2 Академия маркетинга и социально-информационных технологий, г. Краснодар, 350010, Россия
  Адрес для переписки: mdrobotenko@mail.ru

 

Тематика: физика

УДК 517.3:544.62

Коваленко А.В.1
Математическая классификация электроконвекции в электромембранных системах
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 61-68.

В работе показано, что причиной электроконвекции является вихревой характер электрической силы, имеющей значительную величину. Предпринята попытка математической классификации явления электроконвекции (электроосмоса) на основе анализа ротора электрической силы. Доказана связь ротора электрической силы и известной классификации Духина–Мищук и Рубинштейна–Зальцмана. Проанализированы причины и механизм возникновения электроконвекции в проточном мембранном канале и показано, что вынужденное течение раствора в канале обессоливания оказывает существенное влияние на развитие электроконвекции. На основании проведенного исследования сделан вывод, что, хотя электроконвекция в проточном мембранном канале имеет черты как электроосмоса первого рода Духина–Мищук, так неустойчивого электроосмоса второго рода Рубинштейна–Зальцмана, все же она является качественно новым типом электроконвекции.

Ил. 4. Библиогр. 24 назв.

Ключевые слова: электроконвекция, электроосмос, вынужденное течение раствора, уравнения Нернста-Планка-Пуассона-Навье-Стокса, ротор электрической силы.

Финансирование: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-08-00128_a “Теоретическое и экспериментальное исследование гравитационной конвекции в мембранных системах с учетом реакции диссоциации/рекомбинации молекул воды”.

» Информация об авторах
1 Кубанский государственный университет, г. Краснодар, 350040, Россия
  Адрес для переписки: savanna-05@mail.ru

 

Тематика: физика

УДК 51.37

Кочергин В.С.1, Кочергин С.В.1
Алгоритм идентификации параметров мгновенного точечного источника загрязнения в Азовском море на основе метода сопряженных уравнений
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 69-74.

В работе для идентификации параметров источника загрязнения применен метод сопряженных уравнений. Численные эксперименты проводились с использованием гидродинамической модели Азовского моря и модели переноса пассивной примеси. Полученные поля течений использовались при моделировании переноса пассивной примеси. Численные эксперименты показали, что наиболее точное воспроизведение истинного значения мощности источника загрязнения получается в случае, когда измерения производятся в области максимальных значений поля концентрации, что приводит к лучшей обусловленности решаемой задачи. В целом проведенные численные эксперименты показали надежную работу алгоритма идентификации мощности источника загрязнения, применительно к модели переноса пассивной примеси в Азовском море.

Ил. 3. Библиогр. 12 назв.

Ключевые слова: метод сопряженных уравнений, идентификация входных параметров, модель переноса, пассивная примесь, Азовское море, распространение загрязнений, ассимиляция данных измерений.

Финансирование: Работа выполнена в рамках Государственного задания (0827-2014-0010) “Комплексные междисциплинарные исследования океанологических процессов определяющих функционирование и эволюцию экосистем Черного и Азовского морей на основе современных методов контроля состояния морской среды и гидротехнологий”.

» Информация об авторах
1 Морской гидрофизический институт РАН, г. Севастополь, 299011, Россия
  Адрес для переписки: vskocher@gmail.com

 

Тематика: механика

УДК 539.3

Рубцов С.Е.1, Павлова А.В.1
К исследованию динамических смешанных задач для ограниченного объема жидкости на упругом основании
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 75-81.

В работе представлены результаты аналитического исследования распределения контактных напряжений на границе раздела упругого основания и ограниченного бассейна жидкости. Рассмотрен ограниченный объем идеальной сжимаемой жидкости, расположенный на деформируемом основании. В качестве последнего рассматриваются жестко сцепленный с недеформируемым основанием упругий слой и упругое полупространство. В системе “упругая среда–жидкость” гармонические во времени колебания возбуждаются поверхностным виброисточником. В работе получено и решено интегральное уравнения первого рода с ядром, зависящим как от разности, так и от суммы аргументов, построена функция, описывающая распределение контактных напряжений в области раздела жидкой и упругой сред с учетом физических и частотных факторов.

Ил. 1. Библиогр. 10 назв.

Ключевые слова: ограниченный бассейн жидкости, упругое основание, гармонические колебания, интегральный метод факторизации.

Финансирование: Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ и администрации Краснодарского края (рюга 16-41-230184).

» Информация об авторах
1 Кубанский государственный университет, г. Краснодар, 350040, Россия
  Адрес для переписки: kmm@fpm.kubsu.ru

 

Тематика: механика

УДК 539.3

Сыромятников П.В.1,2
Моделирование возмущений поверхности упругой полуограниченной среды, вызываемых подвижным осциллирующим источником
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 82-91.

Работа посвящена численному моделированию возмущений в упругом слое, вызываемых подвижным осциллирующим источником поверхностных напряжений. Исследуемая среда представляет собой изотропный слой, источник задается в виде распределенных в ограниченной области напряжений. Однородная краевая задача рассматривается в подвижной системе координат, связанной с источником, в которой предполагается существование режима установившихся гармонических колебаний. Задача решается как в плоской, так и в пространственной постановке. Метод решения основан на использовании интегральных преобразований Фурье и метода прямого контурного интегрирования. Метод интегрирования прост в применении и достаточно точен. Получены зависимости плоских и пространственных поверхностных возмущений слоя от частоты и скорости в диапазоне от 0,5 скорости релеевской волны до 1,16 скорости продольной волны.

Ил. 2. Библиогр. 6 назв.

Ключевые слова: упругий слой, поверхностный подвижный осциллирующий источник, возмущения поверхности, численное интегрирование.

Финансирование: Работа выполнена при частичной поддержке гранта РФФИ и администрации Краснодарского края (16-48-230336 р_а), программ Президиума Южного научного центра РАН.

» Информация об авторах
1 Краснодарское отделение Южного научного центра РАН, г. Краснодар, 350040, Россия
2 Кубанский государственный университет, г. Краснодар, 350040, Россия
  Адрес для переписки: syromyatnikov_pv@mail.ru

 

Тематика: механика

УДК 539.3

Фоменко С.И.1, Александров А.А.1
Волновые поля и запрещенные зоны в слоистых пьезоэлектрических фононных кристаллах
Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2016, №4. С. 92-99.

Исследуется распространение упругих волн в периодическом композите, составленном из пьезоэлектроупругих слоев. Колебания генерируются падающей плоской P- или SV-волной. Волновые поля строятся с использованием метода матриц переноса. Анализируется влияние частоты колебаний, угла падения и типа падающей волны. Исследуется влияние материальных свойств пьезоэлектрических слоев ячейки на распространение и фильтрацию упругих волн в фононных кристаллах.

Ил. 3. Табл. 1. Библиогр. 14 назв.

Ключевые слова: пьезоэлектрический фононный кристалл, метод Т-матриц, запрещенная зона, разрешенная зона малого прохождения.

Финансирование: Работа выполнена при поддержке Гранта Президента РФ (14.Z56.15.7154-MK), РФФИ (16-51-53043), РФФИ и Администрации Краснодарского края (16-41-230769)

» Информация об авторах
1 Кубанский государственный университет, г. Краснодар, 350040, Россия
  Адрес для переписки: sfom@yandex.ru/a>