Известия Алтайского государственного университета

Физическая модель ослабления света для оценки качества озерной воды

2026-04-13T11:33:24+07:00

Представлена модифицированная полуэмпирическая модель ослабления света для Телецкого озера, которая заключается в определении спектрального вклада значимых в своем оптическом проявлении компонентов воды в суммарный показатель ослабления света. На основании экспериментальных данных получено, что рассчитанные значения показателя ослабления света на четырех длинах волн — 430, 450, 550 и 670 нм — за исследуемый период на озере (выезд 23-28 июля 2024 г.) находились в диапазоне от 0,2 до 2,4 м^-1, показателя поглощения света желтым веществом — от 0,1 до 1,9 м^-1. Концентрации желтого вещества за время наблюдений на озере варьировали в пределах 0,9-7,5 г/м³, хлорофилла-a — 0,2-1,5 мг/м³. Величины относительной прозрачности, измеренной с помощью диска Секки, находились в пределах 3,4-5,9 м со средним значением 4,9 м. В результате расчетов спектрального вклада основных оптически активных компонентов воды для Телецкого озера получено, что наибольшее оптическое влияние на суммарное ослабление света оказывают желтое вещество и взвесь. Таким образом, трофический статус Телецкого озера в различных точках отбора проб (всего 21 точка) за время исследования можно охарактеризовать в основном как олиготрофный; по унифицированной экологической классификации поверхностных вод суши можно отнести к 1 классу качества воды — «предельно чистая».

Вихретоковый контроль фольгированного стеклотекстолита

2026-04-13T11:33:18+07:00

Важной характеристикой фольгированного стеклотекстолита, используемого для производства печатных плат, является толщина проводящего слоя. Эффективным методом ее неразрушающего контроля являются многочастотные вихретоковые измерения. В настоящей работе приведены результаты таких измерений для образцов фольгированного стеклотекстолита с разными толщинами проводящего слоя. Описаны экспериментальные годографы системы «фольгированный слой — вихретоковый датчик». Рассмотрено влияние на годографы мешающих факторов различной природы. Отмечено, что результаты низкочастотных измерений зависят от произведения удельной электропроводности и толщины проводящего слоя и разделить эти факторы непосредственно по экспериментальным данным затруднительно. В связи с этим для задач вихретокового контроля предложена математическая обработка результатов измерений на основе проекционных методов многомерного анализа данных. Описаны особенности применения метода главных компонент для контроля толщины медных фольг с малыми толщинами. Показано, что при использовании образцов с известными характеристиками в качестве эталонных данных за счет проведенной математической обработки может быть достигнуто наглядное разделение контролируемых образцов по толщине проводящего слоя. Полученные результаты могут быть применены при проведении вихретокового контроля фольгиро-ванного стеклотекстолита.

Применение машинного обучения в физикохимии активных веществ

2026-04-13T11:33:12+07:00

Представлены последние достижения в области машинного обучения для решения актуальных задач физикохимии активных веществ. В статье рассмотрено, как интеллектуальный анализ данных и нейросетевые модели способствуют преодолению ограничений традиционных методов, обозреваются системы, способные обнаруживать неизвестные реакции в архивных данных масс-спектрометрии (MEDUSA), предсказывать молекулярные структуры по масс-спектрам (Spec2Mol) и генерировать спектры для новых соединений, что решает проблему дефицита эталонных образцов. В квантовой химии демонстрируется успех гибридных методов (AIQM1), которые объединяют квантово-механические расчеты с нейросетями для достижения высокой точности при значительном сокращении вычислительных затрат. Также рассмотрено применение машинного обучения в материаловедении для автоматического анализа микроскопических изображений с целью изучения дефектов и организации наночастиц. В контексте органического синтеза и дизайна лекарств представлены подходы, использующие машинное обучение для предсказания биологической активности молекул (MI-QSAR) и выходов химических реакций (Yield-BERT). В заключение подчеркивается, что машинное обучение является мощным инструментом, дополняющим классические подходы и ускоряющим научные открытия.

Влияние примесных атомов водорода на энергетические характеристики кристаллических решеток Ni, Al и Ni3Al

2026-04-13T11:33:07+07:00

В настоящей работе проведено всестороннее исследование влияния механической деформации кристаллической решетки и присутствия внедренных атомов водорода на энергетическую стабильность кристаллических структур никеля, алюминия и интерметаллида Ni₃Al. Представленные материалы благодаря своим свойствам являются ключевыми компонентами в передовых технологиях, включая водородную энергетику, авиакосмическую и ядерную промышленность. В условиях эксплуатации данные материалы подвергаются как механическим нагрузкам, так и воздействию водорода, что может приводить к критическим изменениям их структурной целостности и механической прочности, например, через явление водородного охрупчивания. С помощью метода молекулярной динамики было детально проанализировано изменение потенциальной энергии решетки при приложении упругой деформации в диапазоне 1-5 %. Исследована зависимость расположения водорода в тетраэдрических и октаэдрических порах. Установлена количественная разница между влиянием водорода на потенциальную энергию при его нахождении в тетраэдрических и октаэдрических пустотах.

Полное содержание CO2 и CH4 в атмосфере юга западной Сибири по данным спутников GOSAT и GOSAT-2

2026-04-09T10:09:03+07:00

Представлены результаты исследования межгодовой изменчивости и сезонной динамики полного содержания диоксида углерода (XCO₂) и метана (ХСН₄) в атмосфере юга Западной Сибири (48°-53° с.ш., 60°-90° в.д.) для периода 2009-2024 гг. Информационной основой исследования являются данные Фурье-интерферометра TANSO-FTS, установленного на спутниках GOSAT и GOSAT-2 Японского агентства аэрокосмических исследований. В результате анализа спутниковых данных установлены линейные тренды, показывающие рост содержания обоих газов и демонстрирующие хорошее согласие с глобальными фоновыми оценками. Показано наличие сезонных циклов XCO₂ и ХСН₄, имеющих противоположные фазы, что обусловлено особенностями динамики биосферных и физико-химических процессов. Полное содержание СН₄ в годовом цикле имеет выраженный минимум в апреле-мае и максимум в летние месяцы. Максимум содержания CO₂ установлен в марте-апреле, а минимум приходится на конец лета — начало осени. Показано хорошее согласие полученных результатов с независимыми спутниковыми измерениями (OCO-2, TROPOMI), а также с результатами глобальной химической транспортной модели GEOS-Chem. Главный вывод работы заключается в том, что, несмотря на отсутствие наблюдений в зимний период, данные GOSAT/GOSAT-2 являются важным дополнительным источником информации в исследованиях сезонной и межгодовой динамики парниковых газов в атмосфере юга Западной Сибири.

Структура электровзрывного покрытия системы TiB2-Ni-Ag

2026-04-13T11:32:54+07:00

Покрытие системы TiB₂-Ni-Ag получено на подложке медного электрического контакта за счет одновременного электрического взрыва серебряной и никелевой фольги, а также расположенным на поверхности фольг порошком TiB₂. Исследования структуры проведны с использованием метода сканирующей электронной микроскопии, также исследована переходная область между покрытием и медной подложкой. Покрытие имеет среднюю толщину 160 мкм и характеризуется структурой с включениями TiB₂ микрокристаллического и нанокристаллического размера, расположенными в матрице на основе серебра и никеля. На границе между покрытием и медной подложкой присутствуют периодические волнообразные структуры с микрометровым размером волн, образовавшиеся в результате гидродинамических неустойчивостей в процессе нанесения покрытия. В переходной области между покрытием и подложкой нанокристаллическая структура покрытия также представляет собой наноразмерные частицы, представленные твердыми растворами на основе меди, серебра и никеля. В медной подложке от границы раздела с покрытием проходят трещины по меж-зеренным границам, сформированные в результате воздействия ударно-сжатого слоя.

Автоматизированная лабораторная установка для разработки методов электроимпульсной обработки металлов

2026-04-13T11:32:48+07:00

Электроимпульсная обработка металлов и сплавов находит применение во многих областях науки и техники, позволяя целенаправленно воздействовать на их структуру и свойства. В частности, сообщается о возможности повышения коррозионной стойкости, залечивания микро- и макротрещин, снижать пружинение при штамповке листовых заготовок. Несмотря на многочисленные применения электроимпульсной обработки, до сих пор ведутся научные дискуссии о физической природе взаимодействия электрического тока высокой плотности с дефектами кристаллического строения металлических материалов. Это заставляет проводить экспериментальные исследования на модельных образцах, например, на проволоках или пластинах. В данной работе представлен обзор известных технических решений по совершенствованию экспериментальной базы изучения электроимпульсной обработки металлов на проволочных образцах, а также описана оригинальная лабораторная установка, разработанная авторами. В представленной лабораторной установке автоматизировано измерение и сбор всех параметров процесса, что ускоряет проведение работ и повышает надежность измерений за счет исключения человеческого фактора.

Устойчивость к графитизации импактных алмазов Попигайской астроблемы при 6 ГПа и 1600-2250 °С

2026-04-13T11:32:38+07:00

В работе представлены результаты исследования влияния температуры от 1600 до 2250 °С при давлении 6 ГПа на процесс графитизации лонс-дейлитсодержащих импактных алмазов Попигайской астроблемы. Сопоставление термической устойчивости светлых импактных алмазов 1 типа (без включений графита, 0-25 % лонсдейлита) и темноокра-шенных 2 типа (40-45 % лонсдейлита c различным соотношением графита и алмаза) импактных алмазов Попигайской астроблемы показывает: импактные алмазы 1 типа более устойчивы к термобарическому воздействию в условиях высокого давления, чем черные алмазы 2 типа. После экспериментов при высоких Р-Т параметрах в алмазах 1 типа по данным КР-спектроскопии появляются два основных типа структур графитов: высокоупорядоченный и низкоупорядоченный (аморфный) графиты. Вероятно, присутствие включений (реликтов) исходного графита, трещин и включений других фаз, в том числе флюидной фазы (воздух) в импактных алмазах 2 типа инициирует графитизацию внутри образцов по механизму, аналогичному графитизации на поверхности кристаллов. Учитывая различную термическую устойчивость импактных алмазов, необходима сортировка импактных алмазов по содержанию в них графита для использования в алмазном инструменте.

Плазменное покрытие быстрорежущей молибденовой стали: структурно-фазовые состояния и свойства

2026-04-08T11:01:27+07:00

Изучены структура, механические и трибологические свойства поверхности плазменного наплавленного слоя в среде азота быстрорежущей молибденовой сталью на подложку из среднеуглеродистой стали 30ХГСА. Установлено, что наплавленный слой имеет поликристаллическую структуру и содержит прослойки эвтектики. Зерна эвтектики сформированы чередующимися слоями карбида типа Me₂₃C₆ или Me₆C и слоями a-фазы. Вдоль границ зерен a-фазы обнаруживаются монолитные включения карбидов типа Me₂₃C₆ или Me₆C. Многофазная структура наплавленного слоя представлена a-фазой (твердый раствор на основе ОЦК кристаллической решетки Fe), у-фазой (твердый раствор на основе ГЦК кристаллической решетки Fe), карбидами сложного состава Me₂₃c₆ и Me₆c, карбидом железа состава Fe₂c. Формирование наплавленного слоя сопровождается мартенситным у -> a превращением с образованием структуры пластинчатого мартенсита. Нанотвердость наплавленного слоя достигает 14 ГПа, модуль Юнга равен 257,9 ГПа, параметр износа 2,04 10^-6 мм³/Н-м, коэффициент трения 0,75.

Анализ гемодинамических показателей кровотока во внутренней сонной артерии при ее патологической извитости

2026-04-13T11:32:32+07:00

В работе устанавливается взаимозависимость между гемодинамическими показателями кровотока во внутренней сонной артерии и геометрическими характеристиками артерии при наличии у нее петлеобразной патологической извитости. На основании данных КТ-ангиографии 32 пациентов построены геометрические модели 37 артерий с патологической извитостью. Выполнены численные расчеты кровотока методом вычислительной гидродинамики в приложении SimVascular с использованием уравнений Навье-Стокса. Проведен сравнительный анализ взаимосвязи гемодинамических и скоростных показателей кровотока с геометрическими характеристиками артерий. Обнаружена сильная корреляция между предложенным гемодинамическим показателем Wssi и пиковой скоростью кровотока, а также обратная корреляция WSSi с минимальной площадью сечения в области извитости. Полученные результаты позволяют оценивать гемодинамические риски на основе непосредственно измеряемых скоростных и геометрических показателей, не прибегая к компьютерному моделированию кровотока.

Сравнительный анализ методов оценки среднего причинного эффекта в регрессионном моделировании на основе синтетических выборок

2026-04-13T11:32:25+07:00

В работе рассматриваются результаты сравнительного анализа методов оценки причинного эффекта (АТЕ) на основе t-теста, линейной регрессии и техники матчинга данных (ближайший сосед, полное соответствие и подклассификация). Выполнена генерация синтетических выборок варьируемого объема от 250 до 1000, различных пропорций в распределении данных на экспериментальную и контрольную группы (50/50, 70/20, 90/10). Генерация данных осуществлена при предположении о нормальном, экспоненциальном и логарифмическом распределении предикторов. Для оценки точности метода используется метрика погрешности МАРЕ. Результаты численного эксперимента показали, что методы сравнения средних и линейной регрессии приводят к недооценке или переоценке АТЕ, а метод полного матчинга (Full Matching) обеспечивает более точные результаты независимо от формы распределения данных. Выявлено, что сбалансированность и больший объем выборок позволяют получить более точные оценки АТЕ. Полученные результаты могут использоваться для подбора и обоснования метода оценки причинных эффектов в случае наличия прямого вмешательства бинарного характера и с учетом нелинейности действия одного из влияющих факторов.

Аналог задачи Остроумова для водного раствора полимеров

2026-04-13T11:37:05+07:00

Исследуется аналог задачи Остроумова о конвективном течении жидкости в вертикальной круглой цилиндрической трубе под действием продольного градиента температуры для водного раствора полимеров. В качестве математической модели использовалась модель Павловского. Если рассматривать случай, когда основное состояние является состоянием покоя, то при обобщении получаются те же результаты, что и для ньютоновской жидкости. Это следует из того, что для данной задачи выполняется принцип монотонности возмущений, поэтому слагаемое, отвечающее за релаксационные свойства жидкости, исчезает и уравнения для критических возмущений совпадают с уравнениями для классической задачи. В связи с этим представляет интерес построение нестационарного аналога задачи Остроумова для водного раствора полимеров. Система уравнений тепловой гравитационной конвекции сводится к уравнению для амплитуды скорости, в котором главным является бигармонический оператор. В зависимости от коэффициента затухания (возрастания) и направления градиента температуры решение представляется в виде суммы функций Бесселя или модифицированных функций Бесселя. Построенные точные решения имеют теоретико-групповую природу.

Разрешимость задачи неизотермической фильтрации в тонком пороупругом слое

2026-04-13T11:40:25+07:00

Задачи двухфазной фильтрации возникают в различных областях человеческой деятельности: добыча нефти и газа, моделирование таяния снега, медицина. Все эти приложения нуждаются в разработке подходов к моделированию подобных процессов, созданию моделей и их теоретическому обоснованию. Существуют различные подходы к моделированию процессов двухфазной фильтрации. В данной статье рассматривается подход, основанный на классической модели Маскета — Леверетта, дополненный уравнениями для характеристик пористой среды и температуры. Для данной модели ставится начально-краевая задача. После обезразмеривания и формального предельного перехода по малому параметру исследуемая система распадается на две подсистемы, одна из которых замкнута относительно неизвестных функций и уравнений. Структура уравнений позволяет найти классическое решение для задачи с гладкими начально-краевыми условиями. Задача осложнена многочисленными условиями согласованности. Для исследования применяются классические методы дифференциальных уравнений. Новизной данной работы является переменная пористость в задачах неизотермической двухфазной фильтрации в пороупругом тонком слое.

О потоке Риччи на трехмерных унимодулярных группах Ли с полусимметрической эквиаффинной связностью

2026-04-13T11:32:02+07:00

Потоки Риччи играют важную роль в исследованиях по геометрии и топологии многообразий и впервые исследовались для связности Леви-Чивиты Р. Гамильтоном и другими математиками. Естественным обобщением связности Леви-Чивиты является класс метрических связностей с векторным кручением, или класс полусимметри-ческих связностей, впервые открытых Э. Картаном. Тензор Риччи таких связностей, вообще говоря, не является симметричным. Поэтому при исследовании потоков Риччи для полусимметрических связностей необходимо рассматривать полусиммет-рические эквиаффинные связности, или такие по-лусимметрические связности, для которых тензор Риччи симметричен. В случае групп Ли это равносильно выполнению некоторой системы алгебраических уравнений.

В данной работе изучается поток Риччи на трехмерных унимодулярных группах Ли с полусимметрической эквиаффинной связностью. Уравнение потока в системе координат Дж. Милнора приводится к смешанной системе, состоящей из алгебраических и дифференциальных уравнений. Решая подсистему из алгебраических уравнений и подставляя полученные решения в подсистему дифференциальных уравнений, мы находим поток Риччи на трехмерной унимодулярной группе Ли с метрикой Дж. Милнора относительно полусимметрической эквиаффинной связности.

Однородные эрмитовы пространства и субтвисторные структуры

2026-04-13T11:31:59+07:00

В данной работе приведены ключевые результаты, которые позволяют получать однородные эрмитовы и кэлеровы пространства с помощью субтвисторных структур. Субтвисторная структура связана с вырожденной кососимметричной 2-формой и римановой метрикой на многообразии. Такая структура является обобщением классических конструкций: твисторной структуры, симплектической структуры и кэлеровой структуры для многообразий произвольной размерности с вырожденной кососимметричной 2-формой. Доказано, что субтвисторные структуры с нулевым тензором кручения на группах Ли задают инвариантную кэ-лерову или эрмитову структуру на однородном пространстве, которое порождается этой субтвисторной структурой. Описана важная конструкция, позволяющая получить из левоинвариантной кососимметричной вырожденной 2-формы, радикал которой есть идеал в алгебре Ли, на полупростой компактной группе Ли произвольной размерности инвариантную эрмитову структуру на однородном пространстве, полученном как фактор группы Ли по подгруппе радикала.

Приближения Галеркина задачи для одномерных баротропных уравнений динамики сжимаемых вязких многокомпонентных сред

2026-04-13T11:31:56+07:00

В настоящей работе рассматривается начально-краевая задача для одномерной модели ба-ротропной динамики сжимаемых вязких многокомпонентных сред, описываемой системой уравнений, представляющих собой обобщение уравнений Навье — Стокса. В отличие от уравнений Навье — Стокса, где вязкость является скалярной величиной, в многокомпонентном случае вязкости образуют матрицу вязкостей, отражающую составную структуру тензоров вязких напряжений. Это приводит к присутствию в исследуемых уравнениях старших производных от скоростей всех компонент, что существенно усложняет математический анализ. Диагональные элементы матрицы вязкостей отвечают за вязкое трение внутри каждой компоненты, тогда как недиагональные элементы отвечают за межкомпонентное вязкое взаимодействие. Такая структура исключает возможность непосредственного переноса существующих теоретических результатов, полученных для уравнений Навье — Стокса, на многокомпонентные модели. В случае диагональной матрицы вязкостей компоненты связаны лишь через младшие члены, что значительно упрощает ситуацию. Настоящее исследование посвящено обоснованию существования галеркинских аппроксимаций начально-краевой задачи в более общем случае, когда матрица вязкостей обладает недиагональной структурой.

Численный анализ температурного поля в пороупругой среде в процессе фильтрации флюида

2026-04-13T11:31:44+07:00

В данной работе рассматривается модель фильтрации сжиженного газа в земной коре. Такие процессы описываются двухфазной средой, которая состоит из флюида и пористого скелета. Управляющими уравнениями модели являются уравнения сохранения массы для каждой фазы, уравнения сохранения фазового импульса в форме закона Дарси, уравнение сохранения импульса всей системы, реологическое уравнение для пористости и уравнение теплового баланса. В полной постановке давление сжиженного газа зависит как от температуры, так и соответствующих плотностей, а коэффициенты вязкости и сжимаемости твердой породы зависят только от температуры. В модельном случае рассматривается задача двумерной нестационарной фильтрации газа в тонком пороупругом пласте. В работе также представлены результаты численного анализа эволюции температурного поля при различных физических параметрах сжиженного газа и скелета. Дополнительно учитывается скорость движения твердой фазы, оказывающая существенное влияние на характер распределения температуры.

Математическая модель фильтрации воды и воздуха в тающем снеге и поверхностном слое грунта

2026-04-13T11:31:34+07:00

В данной работе на основе уравнений неизотермической двухфазной фильтрации рассматривается задача движения воды и воздуха в тающем снеге и верхнем слое грунта. Для этого используются уравнения сохранения массы, двухфазной фильтрации и теплового баланса. Предложенная математическая модель учитывает фазовый переход в протяженной области, изменяющиеся фильтрационные свойства поверхностного слоя грунта, капиллярные эффекты. Численные эксперименты показали выполнение физического принципа максимума для пористости грунта и водонасыщенности, влияние снежного покрова на формирование в грунте слоя с меньшей проницаемостью, который влияет на впитывающую способность грунта и распределение поверхностного и грунтового стока в период интенсивного снеготаяния. Предложенная математическая модель может использоваться для оценки объемов поверхностного и подземного стока в период интенсивного снеготаяния.

Влияние отколовшейся конечной ледовой пластины на колебания полубесконечного ледового покрова

2026-04-13T11:31:27+07:00

Рассматривается задача о совместных колебаниях свободной поверхности, конечной ледовой пластины и полубесконечного вязкоупругого ледового покрова. Задача решается в двумерной постановке в рамках линейной теории гидроупругости. Считается, что конечная пластина откололась от основной части ледового покрова и находится в непосредственной близости от него. Жидкость невязкая, несжимаемая и конечной глубины. Колебания системы могут быть вызваны как осцилляциями внешней нагрузки, расположенной на свободной поверхности вблизи ледового края отколовшейся пластины, так и набегающей волной. Задача решается с использованием вертикальных мод для описания потенциалов скорости течения жидкости, колебаний полу-бесконечного ледового покрова и нормальных мод для описания колебаний конечной пластины. Для поиска коэффициентов разложения на моды построенные потенциалы сращиваются на границах разделов областей со свободной поверхностью, конечной и полубесконечной пластинами. Исследовано влияние длины и формы отколовшейся части на основную полубесконечную часть ледового покрова.

Вычислительные методы цифровой стеганографии

2026-04-13T11:31:18+07:00

Представлен обзор современных методов цифровой стеганографии для фото- и видеоконтента. Настоящая работа нацелена на разработку нового метода скрытой передачи данных в видеопоследовательностях с учетом временной согласованности. Предложен нейросетевой алгоритм скрытой передачи данных в видеопотоках. Архитектура вычислительного метода объединяет 2D- и 3D-свертки: первые сохраняют детали кадра, вторые усредняют признаки трех соседних кадров, устраняя межкадровое «мерцание». Данные встраиваются покадрово с использованием скользящего окна, поэтому в памяти хранится лишь триада кадров, что облегчает потоковую обработку. При обучении модели используется дифференцируемый блок искажений, обеспечивающий устойчивость к реальным помехам при пересъемке. Составная функция потерь сочетает маскированный MSE (незаметность встраивания), бинарную кросс-энтропию (точность декодирования) и штраф за временную несогласованность. При нагрузке 256 бит на кадр метод достигает на UCF-101 (128x128) PSNR=31 дБ, SSIM=0,92 и BER<1 % даже при сильных синтетических искажениях.