Создан 18 мая 1957 г.
Адрес: 630090, Новосибирск, просп. Акад. М.А. Лаврентьева, 15
Тел. (383 2) 33-16-12
Факс (383 2) 33-16-12
E-mail: igil@hydro.nsc.ru
Директор — акад. Титов Владимир Михайлович
Заместители директора по науке: д.ф.-м.н. Кедринский Валерий Кириллович, д.ф.-м.н. Тешуков Владимир Михайлович, д.т.н. Яковлев Игорь Валентинович.

Общая численность института — 422 чел.; научных сотрудников — 154, академиков — 2, членов-корреспондентов РАН — 4, докторов наук — 55, кандидатов наук — 69.

Основные научные направления:
— математические проблемы механики сплошных сред;
— физика и механика высокоэнергетических процессов;
— механика жидкостей и газов;
— механика деформируемого твердого тела.

Лаборатории:
Дифференциальных уравнений (акад. Л.В. Овсянников)
Краевых задач механики сплошных сред (чл.-корр. РАН В.Н. Монахов)
Математического моделирования фазовых переходов (чл.-корр. РАН П.И. Плотников)
Высокоскоростных процессов (акад. В.М. Титов)
Динамических воздействий (д.т.н. И.В. Яковлев)
Механики многофазных сред и кумуляции (д.ф.-м.н. В.К. Кедринский)
Вихревых движений жидкости и газа (д.ф.-м.н. Б.А. Луговцов)
Физики высоких плотностей энергии (д.т.н. Г.А. Швецов)
Статической прочности (д.ф.-м.н. И.Ю. Цвелодуб)
Механики композитов (чл.-корр. РАН Б.Д. Аннин)
Механики разрушения материалов и конструкций (д.ф.-м.н. В.М. Корнев)
Динамики гетерогенных систем (д.ф.-м.н. С.А. Ждан)
Газовой детонации (д.ф.-м.н. А.А. Васильев)
Физики взрыва (д.ф.-м.н. Л.А. Лукьянчиков)
Детонационных течений (д.т.н. В.Ю. Ульяницкий)
Прикладной и вычислительной гидродинамики (чл.-корр. РАН В.В. Пухначев)
Экспериментальной прикладной гидродинамики (д.ф.-м.н. В.И. Букреев)
Гидроаэроупругости (д.ф.-м.н. А.А. Коробкин)
Фильтрации (д.ф.-м.н. В.В. Шелухин)

Основные научные результаты

Изучены простые волны системы уравнений, описывающей в приближении теории мелкой воды трехмерные волновые движения завихренной жидкости в слое со свободной границей. В общем случае получены уравнения простых волн и доказана теорема существова ния нестационарной либо стационарной простой волны, непрерывно примыкающей к заданному стационарному сдвиговому потоку по характеристической поверхности. В стационарном случае сформулированы условия сверхкритичности сдвигового потока и показана необходимость их выполнения для существования простой волны. Найдены точные решения уравнений стационарных простых волн, которые можно рассматривать как обобщения волн Прандтля — Мейера на случай потоков со сдвигом скорости по вертикали (рис. 1).

Рис. 1. Пространственная стационарная простая волна, возникающая при растекании сдвигового потока по сухому руслу; Г0 — берег, Г1 — свободная поверхность, U0 , U1/2 , U1 — скорости стационарного потока на дне, срединной и свободной поверхности. Fig. 1. Spatial steady simple wave arising in spreading of the shear flow over dry bottom; Г0 — bank, Г1 — frec boundary, U0 , U1/2 , U1 — velocity of the shear flow at a bottom, middle and free surfaces.

Проведены детальные исследования возможности получения однородных цилиндрических образцов при взрывном компактировании двухкомпонентных порошков. Для получения однородных медно-молибденовых компактов в цилиндрическом случае впервые экспериментально определена оптимальная величина давления в детонационной волне, примерно равная твердости более мягкого материала — меди. Степень однородности медно-молибденовых компактов с содержанием компонентов от 0 до 100 % контролировали измерениями тепло- и электропроводности, значения которых возрастали (особенно с большим содержанием меди) в несколько раз после твердофазного спекания, приближаясь к соответствующим расчетным величинам. Испытания показали высокую электроэрозионную стойкость полученных материалов в сильноточных дуговых разрядах. Показано, что при взрывном компактировании смеси металлического (Mo) и керамического порошков (Y₂O₃) (рис. 2) величина оптимального давления примерно равна твердости молибдена. Результаты могут быть использованы как для изучения процесса динамического сжатия пористых многофазных сред, так и для создания технологии получения новых материалов с улучшенными свойствами.

Рис. 2. Цилиндрическая труба из нержавеющей стали с внутренним покрытием из взрывного компакта (Мо,Y2O3). Fig. 2. Cylindrical stainless-steel tube with internal explosive-compact coating (Мо,Y2O3).

Изучена точность численных методов с выделением разрывов при расчете нестационарных ударных волн, т.е. ударных волн, распространяющихся с переменной скоростью. Показано, что эти методы сохраняют повышенный порядок сходимости, совпадающий с их формальным порядком точности, при решении задачи распада разрыва, когда в начальный момент времени возникает ударная волна конечной амплитуды. Методы с выделением разрывов могут сохранять свою повышенную точность и при расчете "висячих скачков", образующихся в результате градиентной катастрофы сразу как ударные волны конечной амплитуды.

В то же время при расчете положения "висячего скачка", возникающего при гладких начальных данных как ударная волна первоначально бесконечно малой амплитуды, методы с выделением разрывов будут обеспечивать порядок сходимости заметно ниже их формальной точности. Показано, что причина этого связана с корневой особенностью точного решения в окрестности точки образования "висячего скачка". Причем порядок особенности возрастает и, соответственно, реальная точность метода снижается с увеличением гладкости начальных данных.

В таблице на разные моменты времени t для методов формально 1-го, 2-го и 4-го порядков точности приведены их реальные порядки сходимости R_i и ошибки численного решения dX_i, получаемые при определении положения линии фронта x = X(t) "висячего скачка".

Результаты численного расчета

В физических экспериментах обнаружено скачкообразное продвижение трещины при разрушении образцов непрерывным сжатием с образованием поверхностей нормального отрыва, на которых имеет место характерный рельеф, состоящий из выпуклой в сторону торцов рельефной зоны у края концентратора и выгнутых рельефных полос с разрушенной структурой. На основе сопоставления экспериментальных данных с результатами численного моделирования зарождения трещины в сферопласте с непосредственным воспроизведением структуры материала предложено объяснение природы наблюдаемого рельефа.

Обнаружены эффекты, связанные с необратимыми изменениями структуры в областях концентрации сжимающих напряжений: а) образование областей повышенной жесткости в зонах концентрации сжимающих напряжений; б) изменение общего характера разрушения образца из-за локального разрушения структуры, приводящего к образованию новых концентраторов напряжений в случае укрепления отверстия жесткой вкладкой. На основе сопоставления результатов экспериментов с конечно-элементными расчетами напряженно-деформированного состояния для образцов с локальным изменением модуля Юнга предложено объяснение обнаруженных эффектов.

На рис. 3. приведена фотография характерного рельефа на поверхности разрушения сферопластового цилиндра с поперечным цилиндрическим отверстием. Слева находится концентратор (на фотографии — светлая полоса), справа — торец образца.

Рис. 3. Рельеф на поверхности разрушения сферопластово го цилиндра с поперечным цилиндрическим отверстием. Fig. 3. Relief on a surface of destruction of the spheroplastic cylinder with a transversal cylindrical orifice.

В 2002 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 102, монографий — 3.

Создан 7 июня 1957 г.
Адрес: 630090, Новосибирск, ул. Институтская, 4/1
Тел. (383-2) 30-42-68
Факс (383-2) 34-22-68
E-mail: admin@itam.nsc.ru
Директор института — чл.-корр. РАН Фомин Василий Михайлович
Заместители директора по науке: д.ф.-м.н. Маслов Анатолий Александрович, д.ф.-м.н. Оришич Анатолий Митрофанович, д.ф.-м.н. Губайдуллин Амир Анварович.

Общая численность института — 598 чел.; научных сотрудников — 207, член-корреспондент РАН — 1, докторов наук — 58, кандидатов наук — 111.

Основные научные направления:
— математическое моделирование в механике;
— аэрогазодинамика;
— физико-химическая механика.

Научные подразделения:

Лаборатории:
Оптических методов диагностики газовых потоков (д.ф.-м.н. В.М. Бойко)
Сверхзвукового горения (д.т.н. П.К. Третьяков)
Лазерных технологий (д.ф.-м.н. А.М. Оришич)
Физики быстропротекающих процессов (чл.-корр. РАН В.М. Фомин)
Гиперзвуковых технологий (к.т.н. В.И. Звегинцев)
Физики многофазных сред (к.ф.-м.н. В.Ф. Косарев)
Вычислительной аэродинамики (д.ф.-м.н. М.С. Иванов)
Аэрофизических исследований дозвуковых течений (д.ф.-м.н. В.В. Козлов)
Экспериментальной аэрогазодинамики (д.т.н. В.И. Запрягаев)
Математических методов механики сплошной среды (д.ф.-м.н. В.П. Шапеев)
Гиперзвуковых течений (д.ф.-м.н. А.А. Маслов)
Волновых процессов в сверхзвуковых вязких течениях (д.ф.-м.н. С.А. Гапонов)
Моделирования турбулентных течений (д.т.н. В.А. Лебига)
Физики дугового разряда (д.т.н. А.Н. Тимошевский)
Плазмодинамики дисперсных систем (д.т.н. О.П. Солоненко)
Термомеханики новых материалов и технологий (д.ф.-м.н. А.Н. Черепанов)
Волновых процессов в ультрадисперсных средах (д.ф.-м.н. А.В. Федоров)
Тюменский филиал ИТПМ (д.ф.-м.н. А.А. Губайдуллин)

Основные научные результаты

Проведено экспериментальное исследование перехода между регулярным и маховским отражениями стационарных ударных волн в малотурбулентной аэродинамической трубе Т-325. Впервые в мире показано, что переход от регулярного отражения к маховскому происходит точно в соответствии с критерием максимального поворота потока, в то время как обратный переход — в соответствии с критерием Неймана. Полученные экспериментальные данные подтверждают гипотезу о существовании гистерезиса при переходе между двумя типами отражения. Эти исследования выявили влияние возмущений потока аэродинамической трубы на реализующийся тип отражения, что приводит к необходимости пересмотра интерпретации данных трубных экспериментов, особенно при отсутствии полетных тестов, и должны приниматься во внимание при проектировании воздухозаборников гиперзвуковых ЛА и в других приложениях.

Применение двух экспериментальных методик, шлирен-визуализации поля течения (рис. 1) и измерений полного давления в потоке за точкой отражения ударных волн позволило получить точные надежные данные по углам перехода при непрерывном изменении углов атаки клиньев, которые показывают полную повторяемость углов перехода в различных трубных тестах.

Рис. 1. Визуализация поля течения, подтверждающая наличие явления гистерезиса при переходе между регулярным и маховским отражением. Fig. 1. Visualization of the flow field confirmed the presence of a hysteresis phenomenon at transition between a regular and Mach reflection.

На основе исследования по управлению процессами в турбулентных пламенах гомогенных смесей показана возможность воспламенения и стабилизации пламени для водородо-, метано- и пропановоздушных смесей от плазмы оптического разряда. Установлено, что применение оптического пульсирующего разряда приводит к расширению пределов устойчивого горения по скорости и составу смеси при сравнении с механическим способом стабилизации. Это обусловлено энергетическими характеристиками плазмы и ее влиянием на турбулентный поток, что приводит к интенсификации процессов горения.

Экспериментально обнаружено явление устойчивого воспламенения и стабилизации горения в турбулентном потоке пропановоздушных смесей под воздействием сфокусированного пульсирующего излучения СО₂-лазера при отсутствии оптического пробоя смеси. На рис. 2 приведены иллюстрации горения водородовоздушной смеси при инициировании плазмой и пропановоздушной смеси при отсутствии оптического пробоя.

Рис. 2. Горение смесей Н2 + воздух при инициировании плазмы (слева) и С3Н8 + воздух при отсутствии оптического пульсирующего разряда (справа). Fig. 2. Combustion of mixture H2+air at initiation by plasma (left) and combustion of C3H8+air at the optical breakdown absence (right).

Приведено также влияние способа инициирования горения на турбулентную скорость пламени для пропановоздушной смеси. В отсутствие оптического пробоя скорость распространения пламени выше на ~ 25 %. Эффекты поглощения реагирующей смесью энергии импульсно-периодического лазерного излучения могут быть использованы для интенсификации процессов горения.

Разработана технология плазмохимического обогащения германийсодержащих зольных уносов. Метод основан на переводе германия в газовую фазу в виде моноокиси с расплавлением и последующим отделением минеральной части сырья. Способ обеспечивает двадцатикратное обогащение при степени извлечения Ge около 96 %.

Разработана и изготовлена плазмохимическая установка по извлечению германия из золы сахалинских углей. В качестве плазмообразующего газа использован воздух.

Впервые в России разработан, создан и запущен в эксплуатацию на предприятии атомной промышленности (завод НЗХК, г. Новосибирск) автоматизированный лазерный технологический комплекс (АЛТК) для резки листовых материалов разных толщин: листовой прокат из углеродистых и легированных сталей 0,3 — 25 мм, медь — до 5 мм, алюминиевые сплавы — до 12 мм, нержавеющая сталь, титан — до 25 мм, стекло 3 — 10 мм, дерево — до 70 мм и др. (рис. 3).

Рис. 3. Автоматизированный лазерный технологический комплекс на Новосибирском заводе химконцентратов. Fig. 3. The Automated Laser Technological Complex at the Novosibirsk Enterpriseof Chemical Concentrates.

Использование АЛТК позволило резко повысить производительность труда и создать новые рабочие места.

Впервые построена статистическая модель адгезионного взаимодействия частиц при высокоскоростном ударе о преграду, позволившая объяснить явление холодного газодинамического напыления. Для частиц алюминия различных размеров получены зависимости от скорости удара энергии адгезии и упругой энергии. Показано, что вероятность закрепления частиц алюминия на подложке максимальна для частиц размером 20 — 50 мкм.

При построении статистической модели процесс адгезионного взаимодействия частицы с преградой при газодинамическом напылении моделировался на основе упрощений реальных физических процессов. Исследования показали, что существует определенный размер частиц, при котором скорость удара, необходимая для закрепления их с заданным уровнем вероятности, минимальна.

На рис. 4 приведены результаты расчета для уровней вероятности 0,1, 0,5 и 0,9. Видно, что кривые имеют ярко выраженный минимум, определяющий наиболее выгодные параметры частиц для достижения заданного уровня вероятности закрепления.

Рис. 4. Зависимость скорости удара частиц при заданном уровне вероятности закрепления от диаметра частиц. Fig. 4. Dependence of a velocity of the particle impact on theirdiameter at the given level of a fixation probability.

На рис. 5 приведены кривые зависимости коэффициента на пыления от скорости частиц для полидисперсных порошков алюминия АСД1 (d_m » 30 мкм) и АСД4 (d_m » 25 мкм).

Рис. 5. Зависимость коэффициента напыления различных фракций алюминия от скорости. Fig. 5. Dependence of a spraying coefficient of different fractions of aluminum on velocity.

В 2002 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 156, монографий — 2.

Создан 7 июня 1957 г.
Адрес: 630090, Новосибирск, просп. Акад. М.А. Лаврентьева, 1
Тел. (383-2) 34-20-50
Факс (383-2) 34-34-80
E-mail: aleks@itp.nsc.ru
Директор — чл.-корр. РАН Алексеенко Сергей Владимирович
Заместители директора по науке: д.ф.-м.н. Станкус Сергей Всеволодович, к.т.н. Храмов Геннадий Александрович.

Общая численность института — 478 чел.; научных сотрудников — 189, докторов наук — 51, кандидатов наук — 96.

Основные научные направления:
— теория теплообмена и физическая гидрогазодинамика;
— теплофизические основы создания нового поколения энергетических и энергосберегающих технологий и установок.

Научные подразделения:

Лаборатории:
Процессов переноса (д.ф.-м.н. В.Е. Донцов)
Многофазных систем (д.ф.-м.н. В.В. Кузнецов)
Низкотемпературной теплофизики (д.ф.-м.н. А.Н. Павленко)
Прикладной гидроаэродинамики (д.т.н. Л.И. Мальцев)
Термохимической аэродинамики (чл.-корр. РАН Э.П. Волчков)
Термогазодинамики (д.т.н. В.И. Терехов)
Оптических методов исследования потоков (д.т.н. Ю.Н. Дубнищев)
Радиационного теплообмена (д.т.н. В.В. Саломатов)
Термодинамики веществ и материалов (д.ф.-м.н. С.В. Станкус)
Теплофизики энергетических материалов (д.т.н. А.С. Басин)
Разреженных газов (акад. А.К. Ребров)
Молекулярной газодинамики (д.т.н. В.Н. Ярыгин)
Теплофизики микродисперсных систем (д.ф.-м.н. А.А. Бочкарев)
Проблем тепломассопереноса (чл.-корр. РАН С.В. Алексеенко)
Теоретической теплофизики (д.ф.-м.н. П.И. Гешев)
Моделирования (д.ф.-м.н. Н.И. Яворский)
Свободно-конвективного теплообмена (д.ф.-м.н. В.С. Бердников)
Молекулярной кинетики (д.ф.-м.н. Р.Г. Шарафутдинов)
Интенсификации процессов теплообмена (д.ф.-м.н. О.А. Кабов)
Экологических проблем теплоэнергетики (д.т.н. А.П. Бурдуков)
Электротехнологий (д.т.н. А.С. Аньшаков)
Аэродинамики энергетических установок (к.ф.-м.н. Д.М. Маркович)
Систем научных исследований (д.т.н. А.Ф. Серов)
Теплофизики высокотемпературных сверхпроводников (д.ф.-м.н. М.Р. Предтеченский)
Неравновесных течений (д.ф.-м.н. С.А. Новопашин)
Молекулярно-пучковых исследований (д.ф.-м.н. А.А. Востриков)
Сектор энергосберегающих технологий (к.т.н. А.В. Попов)

Основные научные результаты

На основе моделей неизотермической абсорбции для малых и больших времен проанализировано влияние тепловыделения и теплоотвода на интенсивность абсорбции пара неподвижным слоем раствора. Впервые экспериментально получены температурные и концентрационные профили в зависимости от времени. Продемонстрировано хорошее соответствие расчетов с экспериментальными данными по абсорбции водяного пара водным раствором бромистого лития как по интегральным, так и по локальным зависимостям температуры от времени в различных сечениях слоя (рис. 1). Представленные результаты важны для тестирования численных и экспериментальных исследований в более сложных условиях и могут быть эталонными при поиске способов интенсификации процесса абсорбции.

Рис. 1. Зависимость температуры от времени на разных расстояниях от дна. Fig. 1. Time-dependence of the temperature at various distances from the bottom.

Впервые выполнено комплексное теоретическое и экспериментальное исследование структуры течения и теплообмена при испарении ривулета, стекающего по вертикальной нагретой стенке. Обнаружено явление аномально высокого теплового потока в окрестности контактной линии жидкость — пар — стенка (рис. 2). Проведена визуализация течения и изучена эволюция ширины ривулета вниз по потоку. Обнаружено явление стягивания ривулета на нагретой поверхности, в отличие от полного растекания на поверхности без нагрева, и установление теплового контактного угла. Определена зависимость величины теплового контактного угла от температурного напора.

Рис. 2. Распределение толщины пленки, давления и плотности теплового потока по ширине ривулета и его внешний вид при Re = 2,5 и температурном напоре ΔT = 0,5 К. Fig. 2. Distribution of the film thickness, pressure and heat flux density across the rivulet and its view at Re = 2.5 and temperature difference ΔT = 0.5 К.

Разработан метод и создана установка для исследования процессов массопереноса, в частности взаимной диффузии, в высокотемпературных бинарных расплавах, основанная на непосредственной регистрации эволюции профилей концентрации и плотности в негомогенном жидком образце. Профили определяются из зависимости коэффициента ослабления узкого пучка жесткого гамма-излучения в расплаве от высоты. В традиционных капиллярных методах измерения коэффициентов взаимной диффузии, распределение компонентов в образце определяется после его кристаллизации. Это, как показывает анализ литературных данных, приводит к значительным погрешностям измерений, а для систем с ограниченной взаимной растворимостью компонентов в твердом или жидком состояниях капиллярные методы фактически непригодны. Новый метод успешно решает эти проблемы и существенно расширяет возможности экспериментальных исследований высокотемпературных расплавов.

Впервые проведено комплексное экспериментальное и теоретическое исследование устойчивости пленки жидкости, стекающей под действием гравитации и турбулентного газового потока. Определены пространственные инкременты (рис. 3, а) и фазовые скорости (рис. 3, б) возбужденных линейных волн. Показано, что 1) при любом направлении газового потока наблюдается область частот, в которой инкремент выше, чем в свободно стекающей пленке; при этом противоточное течение газа оказывает более сильное влияние на волновые характеристики, чем спутный поток газа; 2) для противоточного течения увеличение инкрементов сопровождается сужением области неустойчивости; для спутного потока, наоборот, происходит расширение области неустойчивости, при этом значение k для волн максимального роста возрастает; 3) фазовая скорость волн в случае противоточного течения газа быстро уменьшается с увеличением скорости газа; при спутном течении — слабо растет.

Рис. 3. Зависимость пространственного инкремента (а) и фазовой скорости волн (б) от волнового числа для Re = 40. Эксперимент: 1 — без потока газа, 2 — противоток, 3 — спутный поток, мелкие символы — расчет. Fig. 3. Dependencies of the space increment (а) and waves phase velocity (б) on the wave number at Re = 40. Experiment:1 — without gas flow, 2 — counterflow, 3 — co-flow, small symbols — calculation.

В 2002 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 118, монографий — 2.

Cоздан 19 августа 1960 г.
Адрес: 664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 130
Тел. (3952) 42-47-00
Факс (3952) 42-67-96
E-mail: root@isem.sei.irk.ru
Директор - чл.-корр. РАН Воропай Николай Иванович
Заместители директора по науке: д.т.н. Санеев Борис Григорьевич, д.т.н. Филиппов Сергей Петрович, к.т.н. Гришин Юрий Алексеевич.

Общая численность института — 301 чел.; научных сотрудников — 145, член-корреспондент РАН — 1, докторов наук — 22, кандидатов наук — 74.

Основные научные направления:
— теория создания энергетических систем, комплексов и установок и управления ими;
— научные основы и механизмы реализации энергетической политики России и ее регионов.

Научные подразделения:

Лаборатории:
Перспективных энергетических источников и систем (д.т.н. Л.С. Беляев)
Развития систем газоснабжения (к.э.н. Н.И. Илькевич)
Термодинамики (д.т.н. С.П. Филиппов)
Систем теплоснабжения (д.т.н. Е.В. Сеннова)
Перспективных способов высокотемпературного преобразования энергии (к.ф.-м.н. В.М. Зубцов)
Комплексных и межрегиональных проблем энергетики (д.т.н. Б.Г. Санеев)
Народно-хозяйственных и внешнеэкономических связей энергетики (д.э.н. Ю.Д. Кононов)
Проблем развития ТЭК Сибири и Дальнего Востока (к.т.н. А.Д. Соколов)
Проблем риска в энергетике (к.г.н. Т.В. Бережных)
Энергоэкологического мониторинга (к.т.н. С.П. Попов)
Энергетической безопасности (к.т.н. М.Б. Чельцов)
Живучести систем энергетики (к.т.н. С.М. Сендеров)
Исследований энергетических установок (д.т.н. А.М. Клер)
Динамики парогенерирующих систем (к.т.н. Э.А. Таиров)
Информационных технологий в энергетике (д.т.н. Л.В. Массель)
Информационно-вычислительных сетей (Н.С. Хлопко)
Проблем развития электроэнергетических систем (к.т.н. В.В. Труфанов)
Исследований операций (к.ф.-м.н. О.В. Хамисов)
Проблем управления функционированием электроэнергетических систем (к.т.н. Ю.А. Гришин)
Неустойчивых задач вычислительной математики (д.ф.-м.н. А.С. Апарцин)
Устойчивости, надежности и качества в электроэнергетических системах (чл.-корр. РАН Н.И. Воропай)
Методов математического моделирования и оптимизации в энергетике (д.т.н. В.И. Зоркальцев)
Трубопроводных и гидравлических систем (д.т.н. Н.Н. Новицкий)
Научно-технический центр (к.т.н. Ю.В. Наумов)

Основные научные результаты

Разработана не имеющая аналогов технология выбора решений по развитию больших структурно-неоднородных электроэнергетических систем. Исходная проблема выбора наилучшей альтернативы Х₀ из заданного множества Х (рис.1), а также наилучших параметров х₀ этой альтернативы на множестве отношений предпочтения Ф трансформируется в иерархическую последовательность более простых подзадач, шаг за шагом уточняющих искомое решение: 1 — уровни описания проблемы, 2 — трансформация отношений предпочтения при выборе решений, 3 — агрегирование моделей системы, 4 — дезагрегирование, 5 — последовательность подзадач выбора, 6 — трансформация альтернатив (вариантов). Согласование решений между отдельными шагами (подзадачами) осуществляется на основе агрегирования—дезагрегирования моделей системы и трансформации отношений предпочтения при выборе. Разработаны методы агрегирования—дезагрегирования моделей системы, эффективно использующие свойство структурной неоднородности электроэнергетических систем, а также методы решения задач, выборы, в том числе в многокритериальной игровой постановке.

Рис.1. Методы синтеза протяженных структурно-неоднородных энергообъединений. Fig.1. The technique of synthesis of structurally ununiform power systems.

Исследована эффективность перспективных теплоэнергетических установок (ТЭУ) для комбинированного производства тепла и электрической энергии.

Комбинированное производство — одно из основных направлений экономии топлива в энергетике. Предложен двухэтапный методический подход к выбору рациональных параметров комбинированных ТЭУ, при котором последовательно применяются математические модели ТЭУ, предназначенные для конструкторского и поверочного расчетов. Лучшее решение определяетcz сопоставлением значений критерия экономической эффективности.

Подход апробирован на примере ТЭУ, в которой реализуется одна из наиболее перспективных энергосберегающих технологий — теплонасосная. Установка состоит из газовой турбины, котла-утилизатора с дополнительной камерой сгорания и теплового насоса компресси онного типа (рис. 2).

Рис. 2. Технологическая схема теплофикационной ТЭУ: 1 — испаритель теплового насоса, 2 — дроссель, 3 — конденсатор, 4 — компрессор, 5 — воздушный компрессор, 6 — основная камера сгорания, 7 — газовая турбина, 8 — электрогенератор, 9 — дополнительная камера сгорания, 10 — воздухонагнетатель, 11 — котел-утилизатор. Fig. 2. Technological scheme of a combined cycle installation: 1 — heat pump evaporator, 2 — drossel, 3 — condenser, 4 — compressor, 5 — air compressor, 6 — main combustion chamber, 7 — gas turbine, 8 — electric generator, 9 — additional combustion chamber, 10 — air pump, 11 — utility boiler.

Полученный результат имеет большое практическое значение, поскольку задача оптимизации комбинированных установок, работающих, как правило, в переменных режимах, долгое время не имела решения ни в России, ни за рубежом. Подход может лечь в основу инженерных методик, обеспечивающих энергосбережение на значительном числе энергетических производств.

Показано, что при самофинансировании капиталовложения в строительство покрываются выработкой электроэнергии всех действующих электростанций электроэнергетических систем (ЭЭС). Инвестиционная составляющая тарифов получается относительно небольшой и зависит от темпов развития ЭЭС. В условиях рынка частные инвестиции окупаются за счет выработки только одной вновь построенной электростанции, причем с процентом на капитал и за срок, как правило, меньший, чем срок службы электростанции. Это ведет к повышеню цен на электроэнергию, иначе электростанция будет финансово не эффективна для частного инвестора и просто не будет строиться.

В 2002 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 49, монографий — 5.

Создан 1 января 1984 г.
Адрес: 634021, Томск, просп. Академический, 2/1
Тел. (382 2) 25-88-81
Факс (382 2) 25-95-76
E-mail: root@ispms.tomsk.ru
Директор — д.ф.-м.н. Псахье Сергей Григорьевич
Заместители директора по науке: д.ф.-м.н. Зуев Лев Борисович, д.ф.-м.н. Лотков Александр Иванович.

Общая численность института — 390 чел.; научных сотрудников — 153, академик — 1, докторов наук — 30, кандидатов наук — 96.

Основное научное направление:
— физическая мезомеханика материалов.

Лаборатории:
Физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля (акад. В.Е. Панин)
Механики структурно-неоднородных сред (д.ф.-м.н. П.В. Макаров)
Систем технического зрения (д.т.н. В.И. Сырямкин)
Материаловедения сплавов с памятью формы (д.ф.-м.н. А.И. Лотков)
Физики структурных превращений (д.ф.-м.н. А.Н. Тюменцев)
Физики прочности (д.ф.-м.н. Л.Б. Зуев)
Физики упрочнения поверхности (д.ф.-м.н. А.В. Колубаев)
Физического материаловедения (д.ф.-м.н. Ю.Р. Колобов)
Технологии модификации поверхности материалов (к.ф.-м.н. О.А. Кашин)
Компьютерного конструирования материалов (д.ф.-м.н. С.Г. Псахье)
Керамических композиционных материалов (д.ф.-м.н. С.Н. Кульков)
Теории неравновесных состояний (д.ф.-м.н. Ю.А. Хон)
Физики поверхностных явлений (к.ф.-м.н. А.В. Панин)
Композиционных материалов (д.т.н. В.Е. Овчаренко)
Газотермических покрытий (д.т.н. В.А. Клименов)
Импульсных технологий сварки и наплавки (д.т.н. Ю.Н. Сараев)
Полимерных композиционных материалов (д.т.н. Б.А. Люкшин)
Порошковой металлургии и твердыхсплавов (к.ф.-м.н. Г.А. Прибытков)
Физики и техники ионной имплантации (к.ф.-м.н. В.П. Сергеев)
Электрофизических технологий (к.т.н. В.П. Черненко)
Вакуумно-плазменных технологий (к.ф.-м.н. В.П. Яновский)
Ионных технологий (И.К. Зверев)
Керамических покрытий (д.х.н. А.И. Мамаев)
Магнетронных покрытий (О.С. Кузьмин)
Информационных технологий и автоматизации (к.ф.-м.н. С.Ю. Коростелев)

Основные научные результаты

Систематические экспериментальные и теоретические исследования позволили разработать модель и способы управления синхронизацией процессов деформации и разрушения градиентных материалов на разных структурных уровнях. Данный подход был использован при формировании защитных и упрочняющих градиентно-слоевых покрытий в сплавах на основе никелида титана методами ионного азотирования. Как показано на рис.1, целенаправленное изменение элементного и структурно-фазового состава приповерхностной зоны с образованием β-фазы со сдвигонеустойчи вой структурой по отношению к мартенситному превращению позволяет остановить развитие трещины. Данный эффект достигается включением дополнительного мезоскопического структурного уровня деформации посредством мартенситного превращения сдвигонеустойчивой β-фазы. Разрабатываются технологии, позволяющие создавать новые градиентно-слоевые покрытия с высокими функциональными свойствами.

Рис. 1. Доменная структура мартенситной фазы, возникшей в полях напряжений в голове трещины (боковая грань образца азотированного никелида титана после деформации до разрушения). Fig. 1. The domain structure of martensitic phase initiated by stress fields in front of the crack top (the flat side of the nitrided titanium nickellide spesimen).

Разработаны научные основы создания на поверхностях конструкционных и инструментальных материалов сложных композиционных нанострук турных покрытий, полученных методом программируемого магнетронного напыления и ионно-лучевой обработки, обеспечивающих двукратное повышение твердости, износостойкости, усталостной прочности и снижение коэффициента трения в сравнении с известными покрытиями нитридов и карбидов переходных металлов (см. таблицу).

Методами электронографии и рентгеновской дифрактометрии исследован фазовый состав покрытий и уровень внутренних упругих напряжений в них. Изучение микроструктуры полученных покрытий с помощью электронной и атомной силовой микроскопии позволило обнаружить ее двухуровневый характер — отдельные зерна размером от 2 до 20 нм объединены в агрегаты с поперечным размером от 200 до 800 нм. Установлен характер влияния режимов напыления — ионно-лучевой обработки на микроструктуру и механические свойства нанокристал лических покрытий. На основе проведенных исследований разработано оборудование (рис. 2) и технология нанесения наноструктурных сверхтвердых покрытий на детали и узлы ответственных конструкций ядерной энергетики, авиастроения, а также для производства высокоресурсного режущего инструмента для высокоскоростных металлообрабатывающих станков и центров.

Рис. 2. Установка УВН-0.5М2И для напыления нанокристаллических сверхтвердых покрытий. Fig. 2. UVN 0.5M2I vacuum system for deposition of nanostructural superhard coatings.

Изучено деформационное поведение и механические свойства пористой керамики. Показано, что диаграммы деформирования керамики с низкой пористостью практически линейны; незначительное отклонение от линейности на вершине диаграммы обусловлено фазовым тетрагонально-моноклинным переходом под действием напряжений. С увеличением пористости в керамике кривые нагружения становятся более сложными (рис. 3).

Рис. 3. Кривые деформирования пористой керамики, полученной из нанопорошков оксидов. Fig. 3. Stress-strain diagrams of porous ceramics, sintered from nanopowders.

При 20 % пористости происходит переход поровой структуры из изолированной в сообщающуюся, что соответствует первому порогу перколяции. На диаграммах выделяется несколько последовательных участков — прогиб вниз, линейный участок упругого деформирования и "пилообразные" участки с резким падением напряжения, протяженность которых возрастает с увеличением объема порового пространства в материале. Кроме того, такие деформационные диаграммы имеют нисходящую ветвь с монотонным либо с резким падением напряжения, наличие которой связано с контролируемым или неконтролируемым распространением магистральной трещины.

Показано, что перемещения локальных объемов пористого материала (эффект прессования) при механическом нагружении нет, что говорит о реализации в образце существенно нелинейных механизмов формирования деформационного отклика на прилагаемую нагрузку. Поскольку для пористой керамики с объемом пор более 20 % велика вероятность образования линейных и пластинчатых систем зерен структуры, то такие структуры в процессе нагружения образца претерпевают деформации, описываемые в первом приближении соотношениями, используемыми при расчете стержней на продольный и поперечный изгиб. Установлено, что таким образом происходит потеря устойчивости малозвенных стержневых структур при достаточно малых отношениях размера звена к площади контакта, и возможна их значительная макродеформация как структурных элементов, осуществляемая в упругой области. В силу малых размеров самих зерен и незначительных размеров площади контакта, образовавшихся при спекании, возникающие после потери устойчивости изгибные напряжения не превосходят предела прочности материала керамики (практически бездефектного в пределах зерна диоксида циркония).

В 2002 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 149, монографий — 6.

Cоздан 18 июля 1964 г.
Адрес: 630090, Новосибирск, ул. Терешковой, 29
Тел. (383-2) 30-13-30
Факс (383-2) 30-25-37
E-mail: kti@kti-git.nsc.ru
Директор — к.т.н. Пинаков Валерий Иванович

Общая численность института —214 чел.; научных сотрудников — 24, кандидатов наук — 5.

Основные научные направления:
— физика и механика высокоэнергетических процессов;
— механика жидкости и газа;
— механика деформируемого твердого тела.

Отделы:
Объемной штамповки (к.т.н. Е.С. Ободовский)
Агрегатов резки (Ю.Г. Кузнецов)
Установок высокого давления ( к.т.н. В.И. Пинаков)

Основные научные результаты

Разработана технология получения металлокерамических изделий с использованием энергии взрыва (см. рисунок). Способ заключается в обработке зарядами взрывчатых веществ порошков металлокерамики в специальных контейнерах, которые после механической обработки становятся составными частями изделий. Отмечены следующие технико-экономические преимущества:

Электроизолирующие узлы, изготовленные по технологии взрывного прессования и применяемые в конструкции серийно выпускающих ся изделий, работают под нагрузкой в несколько тонн при температуре до 700°, выдерживают напряжение пробоя 2000 В. Срок эксплуатации таких узлов, при указанных условиях, составляет около 8 лет, что примерно в 10 раз превышает срок службы традиционной изоляции.

Металлокерамические подшипники используются в конструкции изделий, серийно выпускаемых ОАО "Сибэлектротерм".

Электроизолирующий элемент с металлокерамическим слоем. Figure. Insulating element with сermet layer.

В 2002 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 2.

Cоздан 25 октября 1990 г.
Генеральный директор — акад. Ларионов Владимир Петрович
Адрес: 677891, Якутск, ул. Октябрьская, 1
Тел. (4112) 44-66-65
Факс (4112) 44-66-65
E-mail: kapitonova@iptpn.ysn.ru

Основное научное направление:
— физико-технические проблемы материаловедения, технологий и энергетики Севера, проблемы геологии, разработки месторождений, транспорта и переработки углеводородного сырья в условиях Крайнего Севера.

Cоздан 4 марта 1970 г.
Адрес: 677891, Якутск, ул. Октябрьская, 1
Тел. (4112) 44-66-65
Факс (4112) 44-66-65
E-mail: kapitonova@iptpn.ysn.ru
Директор — акад. Ларионов Владимир Петрович
Заместители директора по науке: д.т.н. Слепцов Олег Ивкентьевич, д.т.н. Степанов Анатолий Викторович.

Общая численность института — 218 чел.; научных сотрудников — 63, академик — 1, докторов наук — 7, кандидатов наук — 29.

Научные подразделения:

Отделы:
Проблем надежности и ресурса (к.т.н. А.И. Левин)
Технологических процессов и материаловедения (к.т.н. С.П. Яковлева)
Эксплуатационной прочности и диагностики сварных конструкций (д.т.н. А.П. Аммосов)
Проблем энергетики (д.т.н. Н.А. Петров)
Теплофизики и теплоэнергетики (к.т.н А.М. Тимофеев)

Лаборатории:
Диагностики и надежности (к.т.н. А.М. Большаков)
Физикохимии и механики вязкохрупкого перехода (к.т.н. В.В. Лепов)
Напряженно-деформированного состояния (к.т.н. А.М. Иванов)
Высокоэнергетических технологий (к.т.н. Г.Г. Винокуров)
Сварки (к.т.н. М.Н. Сивцев)
Плазменных и металлургических процессов (к.т.н. В.Е. Михайлов)
Прочности сварных соединений (д.т.н. А.П. Аммосов)
Термодеформационных процессов (к.т.н. М.А. Федотова)
Общей энергетики (д.т.н. Н.А. Петров)
Электроэнергетики (к.т.н. В.П. Кобылин)
Водного хозяйства и гидроэнергетики (к.г.н. Д.Д. Ноговицын)
Теплофизики (к.т.н. Е.Г. Старостин)
Физикохимии дисперсных сред и теплоэнергетики (к.ф.-м.н. А.В. Колмогоров)

Основные научные результаты

На стадии предразрушения элемента конструкции с концентратором напряжений установлен всплеск в изменении температуры разогрева материала. Резкое повышение температуры по опасному сечению образца наблюдается в закритической стадии деформирования, предшествующей его полному разрушению (рис.1). Повышение температуры, вероятно, соответствует началу образования трещины в локальных областях, достигших критического значения напряжения. Следующее повышение температуры соответствует моменту страгивания трещины и разрушению образца.

Рис. 1. Слева — термограмма деформированного образца с центральным круговым отверстием, изготовленного из стали 18Г2С. Справа — изменение максимальной (1), средней (2) и минимальной (3) температур в области локализации деформации (выделена прямоугольником) в зависимости от относительного удлинения; диаграмма растяжения образца (4) . Fig. 1. On the left — thermogram of the deformed sample with the central round hole made of the 18Г2С steel. On the right — change in the maximum (1), medium (2) and minimum (3) temperature in the area of the localization of deformation (pointed out by the rectangle) depending on the relative lengthening; diagram of the sample tension (4).

Кинетика развития пластических деформаций и разрушение образца с концентратором напряжений из упругопластического материала определяются по картине ИК-излучения и по изменению температуры разогрева в зоне максимальных растягивающих напряжений.

Сравнительное исследование воздействия давления и температуры на спектральный состав фотолюминесценции алмаза показало, что решающим фактором спектральных изменений в люминесценции алмаза является температурное воздействие. Обе электронно-колебательные системы Н3 и Н4 фотолюминесценции алмаза являются одновременно и хромоформными центрами, и их появление изменяет окраску кристаллов алмаза, что необходимо учитывать при производстве бриллиантов (рис. 2).

Рис. 2. Изменения спектрального состава фотолюминесцен ции у кристалла алмаза под действием температуры: 1 — до отжига, 2 — после. Fig. 2. Change in the spectral composition of the photoluminescence of a diamond crystal at temperature effect: 1 — before the annealing, 2 — after the annealing.

В 2002 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 26, монографий — 1.

Cоздан 25 октября 1990 г.
Адрес: 677007, Якутск, ул. Автодорожная, 20
Тел. (411-2) 25-73-33
Факс (411-2) 25-72-93
E-mail: inm@sci.yakutia.ru
Директор — д.т.н. Попов Савва Николаевич
Заместитель директора по науке — к.т.н. Коваленко Николай Алексеевич

Общая численность института — 64 чел.; научных сотрудников — 21, докторов наук — 3, кандидатов наук — 13.

Научные подразделения:

Лаборатории:
Полимерных композиционных материалов (к.т.н. А.С. Стручков)
Композиционных строительных материлов (к.т.н. В.А. Игошин)
Полимерэластомерных материалов (к.х.н. Н.Н. Петрова)

Сектора:
Математического моделирования контактного взаимодействия (д.т.н. Н.П. Старостин)
Электропроводящих полимерных материалов (к.т.н. Н.А. Коваленко)

Основные научные результаты

Установлены закономерности трибохимического поведения наноразмерных керамик на основе оксинитридов и шпинелей переходных металлов в процессах изнашивания полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ). При трении исходного ПТФЭ интенсивные трибохимические реакции не протекают (рис. 3, кривая 1). При введении в ПТФЭ нанокерамики наблюдается выделение низкомолекулярных продуктов, фрагментов полимерной цепи. Интенсивность газовыделения увеличивается по мере повышения содержания наполнителя, что свидетельствует об интенсификации трибохимических процессов при трении (кривые 2, 3). Показано, что нанометровые модификаторы в трибохимических реакциях, сопровождающих трение и изнашивание композитов, выступают в качестве катализаторов процессов термоокислительной деструкции макромолекул полимера и последующей сшивки фрагментов трибораспада с формированием сшитой структуры в поверхностных слоях композита, характеризуемой повышенной износостойкостью.

Рис. 3. Зависимость полного ионного тока продуктов износа от температуры: 1 — ПТФЭ; 2 — ПТФЭ + 2 % оксинитрида Al—Si; 3 — ПТФЭ+10 % оксинитрида Al—Si. Fig. 3. Dependence of complete ion wear products on temperature: 1 — PTFE; 2 — PTFE + 2 per cent of Al—Si oxynitride; 3 — PTFE + 10 per cent of Al—Si oxynitride.

В 2002 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 8.

Создан 18 июня 1999 г.
Адрес: 677891, Якутск, ул. Октябрьская,1
Тел. (411- 2) 44-57-83
Факс (411- 2) 44-57-83
Е-mail: kash@ipng.ysn.ru
Директор — д.г.-м.н. Сафронов Александр Федотович
Заместители директора по науке: чл.-корр. РАН Каширцев Владимир Аркадиевич, д.т.н. Бондарев Эдуард Антонович.

Общая численность института — 65 чел.; научных сотрудников — 22, член-корреспондент РАН — 1, докторов наук — 7, кандидатов наук — 9.

Лаборатории:
Геологии месторождений нефти и газа (к.г.-м.н. В.С. Ситников)
Геохимии каустобиолитов (чл.-корр. РАН В.А. Каширцев)
Техногенных газовых гидратов (д.т.н. Э.А. Бондарев)

Основные научные результаты

В рамках предложенной математической модели многофазной неизотермической фильтрации изучена динамика образования гидратов при добыче природного газа из Средне-Ботуобинского месторождения Республики Саха (Якутия). Из анализа результатов вычислений, представленных на рис. 4 — 6 (расчеты проводились для режима с постоянным забойным давлением), следует, что образование гидратов в призабойной зоне скважин сопровождается резким падением дебита (см. рис. 4) — с 344 000 м³/сут. до 281 000 м³/сут., т.е. приметно на 18%.

Рис. 4. Изменение во времени дебита скважины. Fig. 4. Gas flow rate versus time.

Сказанное выше хорошо иллюстрируется графиками изменения гидратонасыщенности и водонасыщенности во времени на различных расстояниях от скважины (см. рис. 5, 6). Видно, что скорость нарастания гидрата в призабойной зоне сильно зависит от расстояния до забоя. На самом забое вся вода переходит в гидрат примерно за 6 ч после пуска скважины в эксплуатацию.

Рис. 5. Изменение гидратонасыщенности во времени на различных расстояниях от скважины. 1 — забой, 2 — 0,35 м, 3 — 1,34 м. Fig. 5. Gas hydrate saturation versus time at different distances from well: 1 — bottom hole, 2 — 0,35 m, 3 — 1,34 m.

Рис. 6. Изменение водонасыщенности во времени на различных расстояниях от скважины. 1 — забой, 2 — 0,35 м, 3 — 1,34 м.

Fig. 6. Water saturation versus time at different distances from well: 1 — bottom hole, 2 — 0,35 m, 3 — 1,34 m.

В 2002 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 17.

Показатели эффективности деятельности институтов в 2002 году
(механика и энергетика)

Возрастной состав научных сотрудников институтов
(механика и энергетика)

---

В оглавление

Далее

---

Ваши комментарии Обратная связь

[СО РАН] [ИВТ СО РАН]

© 1996-2014, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск
© 1996-2014, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
    Дата последней модификации: Tuesday, 11-Jan-2005 11:06:58 NOVT