Создан 18 мая 1957 г.
Адрес: 630090, г. Новосибирск, просп. Академика 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:
чл.-кор. РАН Тешуков Владимир Михайлович
д.ф.-м.н. Кедринский Валерий Кириллович
д.т.н. Швецов Геннадий Анатольевич
д.т.н. Яковлев Игорь Валентинович

Общая численность института — 413 чел.; научных сотрудников — 156, академиков — 3, членов-корреспондентов РАН — 4, докторов наук — 55, кандидатов наук — 76.

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

Лаборатории:
Дифференциальных уравнений (чл.-кор. РАН В.М. Тешуков)
Краевых задач механики сплошных сред (акад. В.Н. Монахов)
Математического моделирования фазовых переходов (чл.-кор. РАН П.И. Плотников)
Высокоскоростных процессов (к.ф.-м.н. В.В. Сильвестров)
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.-кор. 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.-кор. РАН В.В. Пухначев)
Экспериментальной прикладной гидродинами ки (к.ф.-м.н. Е.В. Ерманюк)
Гидроаэроупругости (д.ф.-м.н. А.А. Коробкин)
Фильтрации (д.ф.-м.н. В.В. Шелухин)

Основные научные результаты

Доказано существование решений семейства однопараметрических задач, для которых профиль волны является выпуклой функцией. Более того, угол наклона скорости течения, как функция потенциала, является сильно положительной функцией. Последнее означает, что все ее четные производные неотрицательны на отрезке между двумя последовательными максимами. Доказано также, что гипотезы Стокса выполняются для любой предельной точки связного множества регулярных волн.

Для задачи о тепловой гравитационной конвекции слабосжимаемой жидкости в замкнутой полости, на границе которой ставится условие прилипания для скорости и одно из стандартных условий для температуры, содержащей малый параметр сжимаемости, построено внешнее разложение решения начально-краевой задачи для полных уравнений движения вязкой сжимаемой жидкости, описывающее конвективные течения на больших временах. Уравнения внешнего разложения включают дополнительную искомую функцию времени — среднее по области течения значение давления. В результате последовательных предельных переходов из этих уравнений сначала получены уравнения микроконвекции, а затем и классические уравнения Обербека—Буссинеска. Поскольку уравнения внешнего разложения не являются эволюционными относительно давления, возникает задача построения внутреннего разложения с целью ликвидации невязки в начальном условии для давления. Эта задача решается в линейном приближении. Для нелинейных уравнений внешнего разложения установлены условия разрешимости начально-краевой задачи и исследованы качественные свойства решений.

Проведен последовательный анализ возможности применения критерия Новожилова при определении разрушающих нагрузок для тел, содержащих угловые вырезы, в условиях антиплоской деформации. Получены соотношения, связывающие критический обобщенный коэффициент интенсивности напряжений (КИН) углового выреза с критическим КИН острой трещины, в том числе и для материалов с иерархией структур, которые позволяют по одному эксперименту по определению критического КИН для образца с трещиной получить критический КИН углового выреза для любого угла раствора. Результаты экспериментов по определению критического обобщенного КИН при трехточечном изгибе призматического образца с угловым вырезом обнаруживают возрастание разрушающей нагрузки с увеличением угла выреза. Другими словами, разрушающая нагрузка увеличивается с уменьшением массы конструкции в противоположность тому, что наблюдается в пластичности. Для объяснения такого поведения используется дискретно-интегральный критерий хрупкого разрушения типа Нейбера—Новожилова. Теоретические предсказания и экспериментальные результаты согласуются вполне удовлетворительно. На рис. 1 показана зависимость критического КИН от угла раствора выреза β.

Рис. 1. Зависимость критического коэффициента интенсивности напряжений KIc от угла раствора выреза β, светлыми кружками отмечены данные экспериментов. Fig. 1. Critical stress intensity factor KIcversus cut opening angle β, experimental data are marked by light circles.

Всего за 2003 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 134, монографий — 5.

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 — чл.-кор. 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 — 588 чел.; научных сотрудников — 208, член-корреспондент РАН — 1, докторов наук — 58, кандидатов наук — 113.

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

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.-кор. 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

Впервые экспериментально показана возможность использования электрического разряда в качестве активного элемента систем управления перспективных летательных аппаратов. Эксперименты, выполненные на дозвуковой аэродинамической трубе Т-324, обнаружили, что воздействие электрического разряда на область носка осесимметричного тела, обтекаемого под углом атаки, является эффективным механизмом управления течением. Удалось добиться как симметризации изначально несимметричного течения, так и управления направлением искусственно создаваемой асимметрии, а следователь но, и аэродинамической силы (рис. 1).

Рис. 1. Дымовая визуализация течения при помощи лазерного ножа. Изначально асимметричное вихревое течение (1) переходит в симметричное состояние при включении электрического разряда (2). Fig. 1. Smoke flow visualization using a laser cutter. A primary asymmetric vortex flow (1) is transformed into symmetrical state at switching on an electrical discharge (2).

Проведено численное исcледование влияния импульсного энергетического воздействия на трехмерные ударно-волновые конфигурации регулярного и маховского отражения. Фокусированное импульсное выделение лазерной энергии в набегающем потоке сопровождается образованием сферической взрывной волны и локальной области нагретого газа, которые сносятся потоком и взаимодействуют со стационарным регулярным или маховским отражением. Проведено трехмерное нестационарное моделирование этого взаимодействия. Показана возможность управления переходом между регулярным и маховским отражениями в области двойного решения с помощью локализованного импульсного энергоподвода (рис. 2).

Рис. 2. Вынужденный переход от маховского к регулярному отражению под действием одиночного лазерного импульса. Число Маха потока M = 3,45, энергия импульса ΔE = 0,215 Дж. Fig. 2. An induced transition from a mach reflection to a regular one under affect of a single laser impulse is obtained in a numerical simulation. The flow Mach number is M = 3,45, the pulse energy is ΔE = 0,215 J.

Показана возможность управления аэродинамическими характеристиками крыльевых профилей с помощью локального импульсно-периодического подвода энергии в поток вблизи контура профиля при трансзвуковых числах Маха набегающего потока. На основе математического моделирования изучено влияние подвода энергии различной интенсивности в сверхзвуковую область на структуру течения и волновое сопротивление профиля. Установлен периодический характер формирующегося течения, что, возможно, позволит использовать его на крейсерских режимах полета (рис. 3). Показано, что вследствие смещения вперед осредненного положения замыкающего скачка уплотнения увеличивается статическое давление на «подветренной» поверхности профиля и тем самым уменьшается его волновое сопротивление. При относительной величине подводимой энергии (отношение подводимой мощности к мощности полной энтальпии входящего потока) θ ~ 0,3 волновое сопротивление уменьшается на ΔC_x ~ 20%.

Рис. 3. Поле чисел Маха периодического течения. Fig. 3. Field of the Mach numbers of a periodical flow.

Предложено управление турбулентным течением с помощью устройств разрушения вихрей (УРВ), расположенных в турбулентном пограничном слое тела вращения фюзеляжеобразной формы. Обнаружено, что УРВ обеспечивают снижение коэффициента поверхностного трения на величину, максимальное значение которой в зависимости от высоты расположения УРВ в пограничном слое составляет 7,5—16% (рис. 4). Установлено, что для двухэлементного УРВ (схема «тандем») (рис. 5), начиная с расстояния около 10 толщин пограничного слоя от УРВ и далее вниз по течению, вплоть до 90—100 толщин пограничного слоя, наблюдается устойчивое снижение сопротивления, которое в среднем составляет около 10 %. Такие устройства разрушения вихрей могут найти практическое применение как для целого ряда существующих летательных аппаратов, так и для аппаратов подводного флота без принципиального изменения их конструкции.

Рис. 4. Изменение сопротивления для управляемого пограничного слоя (схема «тандем»). ΔX/δ0 — относительное расстояние от задней кромки второго элемента устройства разрушения вихрей, Δcp — изменение сопротивления тела. Fig. 4. Variation of resistance for a controlled boundary layer (the «tandem» scheme). ΔX/δ0 — Relative distance to the back edge of the second element of the vortex-decay system, Δcp  — Variation in a body drag.

Рис. 5. Фрагмент модели тела вращения. Fig. 5. A fragment of the model of the rotation body.

Всего за 2003 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых изданиях — 160, монографий — 6.

Создан 7 июня 1957 г.
Адрес: 630090 Новосибирск, просп. Академика М.А. Лаврентьева, 1
Тел. (383-2) 34-20-50
Факс (383-2) 34-34-80
E-mail: aleks@itp.nsc.ru

Директор — чл.-кор. РАН Алексеенко Сергей Владимирович
Заместители директора по науке:
д.ф.-м.н. Станкус Сергей Всеволодович
д.ф.-м.н. Маркович Дмитрий Маркович
д.филос.н., к.ф.-м.н. Шарыпов Олег Владимирович

Общая численность института — 474 чел.; научных сотрудников — 191, академиков —2, членов-корреспондентов РАН — 3, докторов наук — 47, кандидатов наук — 94.

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)
Физико-химической гидродинамики (д.ф.-м.н. О.Н. Кашинский)
Прикладной гидроаэродинамики (д.т.н. Л.И. Мальцев)
Термохимической аэродинамики (чл.-кор. 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.-кор. РАН С.В. Алексеенко)
Теоретической теплофизики (д.ф.-м.н. П.И. Гешев)
Моделирования (д.ф.-м.н. Н.И. Яворский)
Свободноконвективного 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 (д.ф.-м.н. Д.М. Маркович)
Систем научных исследований (д.т.н. А.Ф. Серов)
Теплофизики высокотемпературных сверхпроводников (чл.-кор. РАН 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

Создан и запущен укрупненный стенд по использованию горения и газификации углей микропомола. Стенд включает в себя: узел тонкого (до 30 мкм) помола угля на базе мельницы ВЦМ-10Г производительностью до 100 кг/час; прямоточную и вихревую горелку с предтопком; узел плазменного или газового розжига пылеугольного факела; печь-шахту для дожига и эвакуации продуктов горения; систему пылегазоочистки и золоулавливания; систему автоматизированного сбора на ЭВМ и обработки информации; систему газового анализа многокомпонентным (CO, CO₂, NO_х, SO₂, O₂) газоанализатором ПЭМ-2М.

Стенд предназначен для отработки технологии подготовки пылеугольного топлива с переводом его в полукокс (частичная газификация) с последующим дожигом продуктов газификации в шахте печи. Проведены первые эксперименты и выданы рекомендации по созданию горелочных устройств газомазутного котла КЕ06.5 на Бийском котельном заводе, а также системы безмазутной растопки котла БКЗ-210 на ТЭЦ-2 г. Барнаула.

Экспериментально исследовано истечение пристенной пленки жидкости этанол+бутанол из осесимметричных каналов со спутным потоком воздуха в разреженное пространство. Установлено, что при давлениях порядка 10 Па и ниже пленка жидкости, стекающая по внутренней поверхности канала, на выходной кромке разворачивается на 180° и движется по наружной поверхности в обратном направлении (рис. 1), даже против сил тяжести. При истечении в пространство с атмосферным давлением пленка на наружной поверхности отсутствует. Предложена модель обнаруженного эффекта.

Данный эффект позволяет объяснить природу загрязнения поверхности космических аппаратов от работы двигателей управления и ориентации и представляет интерес для развития технологий с использованием истечения жидкостей в вакуум.

Рис. 1. Возвратное движение пленки при истечении в вакуум. Fig. 1. Reverse film motion at flow into vacuum.

Экспериментально исследованы звукокапиллярный (ЗК) эффект и динамика пузырькового кластера у торца капилляра в различных жидкостях в режиме ультразвуковой (УЗ) кавитации. Показано, что ЗК эффект существенно усиливается в тех случаях, когда у торца капилляра формируется пульсирующий с частотой УЗ поля устойчивый сферический пузырьковый кластер. Измеренное пьезотрубкой ЗК давление при этом возрастает на порядок. Форма кластера и его устойчивость существенно зависят от вида жидкости. В воде и спирте кластеры неустойчивы. В 50%-м водном растворе глицерина в диапазоне температур 30—60° С и вязкости (4,25—2 мПа·с) квазисферические кластеры (рис. 2) могут устойчиво существовать сколь угодно долго. Явление усиления ЗК эффекта чрезвычайно важно для технологических процессов, связанных с очисткой, пропиткой, диспергированием и металлизацией материалов.

Рис. 2. Форма пузырькового кластера у торца капилляра диаметром 0,9 мм в 50 %-ном водном растворе глицерина при t = 38 °С. Fig. 2. Shape of bubble cluster near the capillar end-face of 0,9 mm diameter in a 50 % water solution of the glycerin at t = 38 °С.

Изучено влияние ударных волн на устойчивость и разрушение пузырьковых жидкостей, на массообмен на межфазной границе в таких средах. Результаты анализа базируются на данных, полученных в ходе экспериментов на ударных трубах. Показано, что при действии на среду возмущения давления с амплитудой выше некоторой критической величины происходит разрушение пузырьковой жидкости, приводящее к увеличению площади контакта фаз и генерированию в жидкости интенсивных турбулентных пульсаций. В качестве массообменного процесса рассматривались абсорбция газа жидкостью, растворение твердых частиц в жидкости в присутствии газовых пузырьков, конденсация пара в жидкости. Теоретическими методами получены предельные соотношения для коэффициента массообмена при увеличении интенсивности возмущения давления, действующего на среду. Результаты представляют интерес для задач связывания газа в жидкости, получения газовых эмульсий, гидратов, разделения газовых смесей, растворения твердых частиц в жидкости.

Разработана математическая модель расчета структуры турбулентности и тепломассопереноса газокапельных потоков в каналах. В результате проведенных численных исследований впервые обнаружено, что наличие в потоке относительно небольшого содержания дисперсной фазы (до 10% по массе) вызывает уменьшение турбулентности газовой фазы до 20% (рис. 3). Более крупные частицы увеличивают ламинаризацию потока за счет вовлечения их в высокоэнергетические крупномасштабные пульсации газового потока. Установлено, что профили скорости газа и дисперсной фазы в пристенной зоне имеют локальные максимумы, которые обусловлены влиянием важных факторов — интенсивным паровыделением, снижением плотности смеси в окрестности стенки, инерционным воздействием частиц на поток и др. В итоге, несмотря на ламинаризирующее воздействие дисперсной фазы, турбулентное трение на стенке за счет фазовых переходов увеличивается с ростом концентрации капельной фазы в потоке до 15%, а теплообмен в 2—5 раз по сравнению с однофазным течением воздуха. Полученные результаты важны для понимания фундаментальных закономерностей гидродинамики и тепломассопереноса в двухфазных потоках с фазовыми превращениями и могут быть использованы для интенсификации теплообмена с помощью газокапельных потоков в энергоустановках.

Рис. 3. Подавление турбулентности на оси трубы газокапельного потока (ML1 — массовая концентрация дисперсной фазы; k0/k0A — отношение турбулентных энергий двухфазного и однофазного течения на оси трубы). Размер капель (мкм): 1 — 1; 2 — 10; 3 — 30; 4 — 50; 5 — 100. Fig. 3. Turbulence suppression at the axis in a gas-dropped flow (ML1 — mass concentration of the dispersed phase; k0/k0A — ratio of the turbulent energies at the axis in two- and one-phase flows). Drops size (μm): 1 — 1; 2 — 10; 3 — 30; 4 — 50; 5 — 100.

Всего за 2003 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 111, монографий — 8.

Cоздан 19 августа 1960 г.
Адрес: 664033 Иркутск, ул. Лермонтова, 130
Тел. (395 2) 42-47-00
Факс (395 2) 42-67-96
E-mail: root@isem.sei.irk.ru

Директор — чл.-кор. РАН Воропай Николай Иванович
Заместители директора по науке:
д.т.н. Санеев Борис Григорьевич
д.т.н. Стенников Валерий Алексеевич
к.т.н. Гришин Юрий Алексеевич

Общая численность института — 304 чел.; научных сотрудников — 139, член-корреспондент РАН — 1, докторов наук — 20, кандидатов наук — 75.

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

Отделы:
Научно-технического прогресса в энергетике (к.т.н. А.В. Кейко)
Взаимосвязей энергетики и экономики (д.э.н. Ю.Д. Кононов)
Живучести и безопасности систем энергетики (к.т.н. С.М. Сендеров)
Электроэнергетических систем (чл.-кор. РАН Н.И. Воропай)
Трубопроводных систем (д.т.н. В.А. Стенников)
Региональных проблем энергетики (д.т.н. Б.Г. Санеев)
Теплосиловых систем (д.т.н. А.М. Клер)
Прикладной математики (д.т.н. В.И. Зоркальцев)

Основные научные результаты

С развитием децентрализованных подсистем преобразования энергии (распределенная генерация, накопители энергии и др.) возникают новые технические проблемы управления ЭЭС, обеспечения их надежности и качества электроэнергии. Для решения этих проблем разработаны новые методы анализа режимов децентрализованных ЭЭС. Так, для оценки текущего состояния ЭЭС и достоверизации телеинформации разработаны и протестированы в ПВК «Оценка» алгоритмы, использующие возможности распределенной вычислительной сети. Предложен метод, позволяющий определять адресность потоков и потерь мощности в децентрализованной ЭЭС: долю мощности, передаваемой и получаемой каждым узлом, долю мощности и потери в отдельных ветвях электрической сети для каждого генератора. Распределенная система анализа данных позволяет при управлении децентрализованными ЭЭС в нормальных и аварийных условиях учесть наличие многих критериев и несовпадающих интересов субъектов отношений. Для этого разработаны и исследованы методы определения равновесных решений, использующие принцип дополнительности — аналог условия Куна—Таккера в задачах математического программирования. Противоаварийное управление обеспечивается двухуровневой архитектурой распределенной системы с координацией действия устройств нижнего уровня на верхнем уровне; разработан метод координации на основе искусственной нейронной сети (рис. 1).

Рис. 1. Распределенная система противоаварийной автоматики: 1 — передача данных; 2 — телеуправление; 3 — сигналы на отключение нагрузки. Fig. 1. Distributed system of anti-emergency control: 1 — data transmission; 2 — telecontrol; 3 — load switch-off commands.

Обобщены экспериментальные исследования нестационарных процессов тепло- и массообмена при интенсивных фазовых переходах в недогретой жидкости, прилегающей к поверхности тепловыделяющего элемента, разогреваемого с темпом до 3700 K/с. По результатам визуализации процесса и других измерений выделены две стадии тепло- и массообмена. На первой стадии в жидкости у поверхности тепловыделяющего элемента формируется тепловой пограничный слой. Процесс описывается нестационарной теплопроводностью в стенке греющего элемента и примыкающем к ней слое жидкости. Длительность стадии характеризуется временем ожидания (индукции) τ_инд, для вычисления которого разработана специальная методика. На второй стадии нестационарного процесса происходят быстрый рост и слияние паровых пузырьков. Процесс длится до полного испарения жидкости на поверхности нагревателя и сопровождается импульсом давления. Построена теоретическая модель нестационарного кризиса теплоотдачи, охватывающая основные его механизмы. Вычисленные к окончанию времени ожидания τ_инд тепловые параметры служат начальными условиями для второй стадии. Сопоставление расчетных результатов с большим массивом экспериментальных данных показало хорошее согласование в определении длительности периода ожидания τ_инд и амплитуды импульса давления ΔP_max, что удовлетворительно описывает динамику роста давления (рис. 2).

Рис. 2. Расчетные и экспериментальные значения ΔРмах при Р0 = 2,0 МПа: dТW /dτ — скорость возрастания температуры стенки; ΔТнед — недогрев жидкости до температуры насыщения; ΔРмах — импульс давления МПа, 1, 2 — эксперимент; 3 — расчет. Fig. 2. Comparison of calculated and experimental data at pressure 2,0 MPa: dТW /dτ — rate of increase of a wall temperature, ΔРмах — pressure impals MPa, ΔTu — underheating below the saturation temperature; 1, 2 — experiment; 3 — model.

Выполнен анализ состояния экономики и энергетики России и федеральных округов. Определено влияние экономических и энергетических факторов на показатели надежности топливо- и энергоснабжения России и ее регионов. Оценена надежность систем энергетики по состоянию на 2000—2001 гг. и на перспективу до 2020 г., разработаны пути повышения их живучести. Показано, что без освоения газовых месторождений Западно-Арктической зоны в некоторых федеральных округах может возникнуть дефицит котельно-печного топлива и соответственно электроэнергии. На рис. 3 показана структура дефицита электроэнергии по округам. Разработаны и направлены в органы государственной власти рекомендации (в Минэнерго РФ отправлен отчет «Оценка живучести систем энергетики, надежности топливо- и энергоснабжения и способности территорий федеральных округов обеспечить свои энергетические потребности за счет собственных энергоресурсов на базе использования интегральных показателей») по преодолению узких мест в системах топливо- и энергоснабжения потребителей как за счет взаимозаменяемости и взаиморезервирования по топливу, так и за счет диверсификации энергоисточников.

Рис. 3. Структура возможного дефицита электроэнергии по федеральным округам России без освоения газовых месторождений Западно-Арктической зоны. Fig. 3. The structure of possible power shortage by Federal Districts of Russia for the scenario with no development of gas fields of West Arctic zone.

Всего за 2003 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 61, монографий — 4.

Адрес: 634021 Томск, просп. Академический, 2/1
Тел. (382 2) 49-18-81
Факс (382 2) 49-25-76
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 — 391 чел.; научных сотрудников — 152, академик — 1, докторов наук— 34, кандидатов наук — 92.

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)
Тенологии модификации поверхности материалов (к.ф.-м.н. О.А. Кашин)
Биосовместимых имплантатов и покрытий (д.ф.-м.н. Ю.П. Шаркеев)
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. В.В. Гузеев)
Порошковой металлургии и твердых сплавов (д.т.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)
Информационных технологий и автоматизации (к.ф.-м.н. С.Ю. Коростелев)

Основные научные результаты

В поверхностных слоях деформируемого твердого тела экспериментально обнаружено развитие нелинейных волновых процессов мезомасштабного уровня: некристаллографическое течение поверхностных слоев с образованием цепочек зарождающихся и уходящих в объем материала дислокаций, многократное распространение от захвата к захвату фронтов поверхностных сдвигов по сопряженным направлениям максимальных касательных напряжений с формированием в объеме материала локальных пластических сдвигов в виде полос сброса (рис.1), двойные спирали поверхностных мезополос локализованной пластической деформации. Остановка движущихся волновых фронтов в поверхностных слоях и их локализация в виде стационарных фазовых волн (рис. 2, а) обусловливают развитие шейки (рис. 2, б) и приводят к разрушению материала (рис. 2, в).

Рис. 1. Схема возвратно-поступательного распространения волны переключений локализованных сдвигов вдоль образца от левого захвата к правому (1, 2) и наоборот (3, 4). Fig. 1. Scheme of reciprocal propagation of the switching wave of localized shears along the specimen from the left grip to the right one (1, 2) and vice versa (3, 4).

С использованием полевой теории физической мезомеханики, учитывающей вязкую составляющую пластических сдвигов, показано, что волновые процессы в поверхностных слоях деформируемого твердого тела описываются системой уравнений типа уравнений Максвелла. Численные решения уравнений механики сплошной среды с использованием определяющих соотношений, учитывающих внутреннюю структуру, а также методы молекулярной динамики дают хорошее согласие теории с полученными экспериментальными результатами. Мезомеханика нелинейных волн в деформируемом твердом теле оказывается универсальной для многих явлений на поверхности, внутренних границах раздела, в тонких пленках и многослойных материалах для электроники.

Рис. 2. Остановка движущихся волновых фронтов в наноструктурированном поверхностном слое технического титана при растяжении. Fig. 2. Arrest of wave-front propagation in the nanostruc- tured surface layer of commercial titanium in tension.

Представленные данные радикально изменяют методологию описания деформации и разрушения твердых тел и являются важным этапом в построении механики структурно-неоднородных сред как многоуровневых систем.

На примере титановых сплавов (ВТ1-0 и ВТ6) в наноструктурном состоянии (размер элементов зеренно-субзеренной структуры 0,1—0,3 мкм), полученном воздействием интенсивной пластической деформации, установлено, что при ползучести и растяжении соотношение вкладов микроскопического (дислокационное скольжение и переползание) и мезоскопического (зернограничное проскальзывание) механизмов деформации в общее формоизменение и потеря сдвиговой устойчивости на макроуровне связаны не только с размером, но и с неравновесностью границ зерен. (Степень неравновесности границ характеризуется величиной их дополнительной энергии, связанной с остаточными деформационными дефектами). Изменение степени неравновесности границ зерен путем предварительных термомеханических обработок в интервале дорекристаллизационных температур (без изменения размеров зерен) позволяет управлять указанным выше соотношением механизмов деформации. Это может быть использовано для достижения одновременного повышения прочности и пластичности наноструктурных материалов в обычных условиях и реализации эффекта низкотемпературной и/или высокоскоростной сверхпластичности, проявляющейся только для наноструктурных металлов и сплавов (рис. 3).

Рис. 3. Кривые растяжения и вид образцов титанового сплава ВТ6 после испытания при 973 K: 1 — мелкозернистое состояние, 2 — наноструктурное состояние. Fig. 3. Stress-strain curves and specimens from titanium alloy VT6 after testing at 973 K: 1 — fine-grained state, 2 — nanostructured state.

Совместно с Институтом земной коры СО РАН и Институтом геофизики СО РАН теоретически и экспериментально обоснована возможность техногенных виброимпульсных воздействий на фрагменты разломов с целью изменения режима смещений их крыльев. В основе лежит триггерный механизм изменения режимов смещений. Показана важная контролирующая роль состояния среды в зоне разлома. В геологических разломно-блоковых средах нарушения сплошности являются главными разделительными элементами на всех масштабных уровнях (от микротрещин до разломов). Поведение таких систем характеризуется расхождением траекторий, поэтому теоретические исследования проводились на основе дискретного подхода в рамках метода подвижных клеточных автоматов. На рис. 4, а показана зависимость сопротивления движению краев фрагмента от их относительного смещения. Видно, что начиная с некоторого значения смещений сила сопротивления резко уменьшается. Это ведет к высвобождению накопленной в блоковой среде упругой энергии. Изменение состояния среды (например, повышение водонасыщенности в разломе) вместе с виброимпульсными воздействиями (см. рис. 4, а) может приводить к изменению режима смещений вплоть до вязкого.

Рис. 4. а) 1 — разлом без вибрационого воздействия; 2 — разлом с вибрационным воздействием; 3 — водонасыщен ный разлом без вибрационого воздействия; 4 — водонасыщенный разлом с вибрационным воздействием. б) Эксперимент с закачкой воды в зону разлома (данные датчика «Сдвиг+Сброс»). Fig. 4. а) 1 — fault without vibroeffect; 2 — fault with vibroeffect; 3 — water-saturated fault without vibroeffect; 4 — water-saturated fault with vibroeffect. б) Experiment on pumping of water into the fault zone (the data are from the «Shear+Release» sensor).

Проведенные ИЗК СО РАН наблюдения и натурные эксперименты в Монголии (2002 г.), а также на полигоне в пос. Листвянка (2000—2003 гг.) позволили подтвердить вывод о возможности техногенного управления режимом смещений и реализации триггерного механизма изменения режимов смещений в разломно-блоковых средах. Так, на рис. 4, б приведены показания датчика сдвиговых смещений во фрагменте разлома после закачки воды (полигон «Листвянка», 10 августа 2003 г.). Видно, что изменение состояния среды в разломе и низкочастотные вибрационные воздействия, обусловленные ветровой нагрузкой на башню солнечного телескопа (см. рис. 4, б), привели к развитию сдвиговых смещений.

Всего за 2003 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 130, монографий — 3.

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 Института:
— 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

Разработан и изготовлен пневматический накопитель энергии для повышения рабочих параметров источника рабочего газа гиперзвуковой аэродинамической трубы АТ-303. Пневматический накопитель энергии состоит из четырех блоков, содержащих в качестве основного элемента, пневматические емкости, заполненные газом, сжатым до 30 МПа (рис. 1). Суммарный объем емкостей каждого блока 0,25 м³ с наименьшим диаметром проходного канала 38 мм. Применение пневматического накопителя позволяет удвоить общую энерговооруженность источника рабочего газа до 30 МДж. При этом высокая скорость срабатывания элементов источника обеспечивает возможность адиабатического сжатия рабочего газа в форкамере и его стационарное вытеснение через сопло при давлениях до 300 МПа и температурах до 2500 K.

Рис. 1. Блок пневматического накопителя энергии. Fig. 1. The block of a pneumatic accumulator of an energy.

Всего за 2003 г. институтом опубликована: статья в рецензируемом журнале — 1.

Адрес: 677891 Якутск, ул. Октябрьская, 1
Тел./факс (411 2) 44-66-65
E-mail: v.p.larionov@sci.yakutia.ru, 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.

Создан 2 июня 1970 г.
Адрес: 677891 Якутск, ул. Октябрьская, 1
Тел./факс (411 2) 44-66-65
E-mail: v.p.larionov@sci.yakutia.ru, 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 — 200 чел.; научных сотрудников — 63, академик — 1, докторов наук — 7, кандидатов наук — 26.

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)

Основные научные результаты

Показано, что метод равноканального углового прессования (РКУП) может быть эффективным инструментом повышения сопротивления ферритно-перлитных сталей хрупкому разрушению: проведенные механические испытания на растяжение при –40 °С и на ударную вязкость при температурах +20°, –40 °С обнаружили, что субмикрокристаллическая структура повысила предел текучести стали 09Г2С более чем в 2,5 раза (981 МПа по сравнению с 342 МПа), предел прочности почти вдвое, причем значения предела текучести и предела прочности практически совпадают, что свидетельствует о высокопрочном состоянии материала. Среднее значение микротвердости при этом повышается на 35%. Такое сочетание свойств обусловлено измельчением структуры в результате РКУП и образованием структурных составляющих размерами до 0,3…0,5 мкм (рис. 1).

Рис. 1. Влияние равноканального углового прессования (РКУП) на микроструктуру ферритно-перлитной стали: а — исходный материал; б — РКУП при 300 °С, число циклов 2; в — РКУП при 550 °С, число циклов 8. Fig. 1. Effect of the equichannal angular pressing (ECAP) on the microstructure of the ferrite-pearlite: а — initial material; б — ECAP at 300 °С, number of cycles — 2; в — ECAP at 550 °С, number of cycles — 8.

Разработан способ оценки предельного состояния и ресурса конструкции на основе методики количественной оценки локальной поврежденности материала с использованием метода зондовой микроскопии и мультифрактального анализа полученных трехмерных изображений. Количественной характеристикой поврежденности выступает критерий на основе характеристик мультифрактального спектра.

Выявлены зависимость поверхностной поврежденности в процессе нагружения от локальной пластической деформации и существенное влияние на процессы пластической деформации и накопления повреждений специфической структуры материала, сформированной под воздействием водорода.

Результаты сканирования зоны границы зерна до (рис. 2, а, II) и после (рис. 2, б, II) деформирования, а также полученные мультифрактальные спектры f(α) представлены на рис. 2. На объемном изображении и профилях видно изменение поверхностного рельефа и появление микротрещин, еще до возникновения макропластической деформации. Определены такие числовые характеристики спектра, как фрактальная хаусдорфова, информационная и корреляционная размерности D₀, D₁,  D₂, а также степень скрытой периодичности структур D изучаемой мультифрактальной поверхности и ее степень однородности f(q = µ).

Рис. 2. Методика количественной оценки поврежденности материала до и после деформирования, I — профиль поверхности исследуемой зоны (мкм), II — объемное изображение поверхности, III — функция фрактальных размерностей по модельным сингулярностям α, соответствующим различным разбиениям исследуемой зоны. Fig. 2. Method of quantitative estimation of material damage before and after deformation. I — profile of the surface of the zone studied (in μm), II — volume image of the surface, III — function of fractional dimensions of model singularities α, correspond us to different divisions of the zone studied.

Всего за 2003 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 29, монографий — 3.

Создан 25 октября 1990 г.
Адрес: 677007 Якутск, ул. Автодорожная, 20
Тел. (411 2) 25-72-93
Факс (411 2) 25-73-33
E-mail: inm@ysn.ru

Директор — д.т.н. Попов Савва Николаевич
Зам. директора по науке — к.т.н. Коваленко Николай Алексеевич

Общая численность института — 63 чел.; научных сотрудников — 22, докторов наук — 4, кандидатов наук — 14.

Научные подразделения:
Лаборатории:
Полимерных композиционных материалов (к.т.н. А.С. Стручков)
Композиционных строительных материалов (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

Разработана энергосберегающая технология вторичной переработки отходов полиэтилена, древесины и кожи в органополимерные материалы строительного назначения, характеризующиеся достаточно высокими физико-механическими свойствами в композиционных изделиях, например, тротуарная и облицовочная плитка, кровельная черепица и т.п. (рис. 3). Установлено, что белково-жировые вещества кожи являются наиболее эффективной добавкой из-за хорошей совместимости ингредиентов, что решает также проблему утилизации отходов обувных и меховых предприятий.

Рис. 3. Образцы органополимерных материалов на основе вторичных полимеров. Fig. 3. Samples of organic mineral materials based on secondary polymers.

Всего за 2003 г. институтом опубликовано: статей в рецензируемых журналах — 14, монографий — 2.

Институт проблем нефти и газа (ИПНГ)
Institute of Oil and Gas Problems (см. науки о Земле)

Показатели эффективности деятельности институтов в 2003 году
(механика, энергетика)

Возрастной состав научных сотрудников институтов
(механика, 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: Saturday, 22-Jan-2005 15:08:55 NOVT