Лаборатория создана в рамках национального проекта "Наука".
Тематика: устойчивость и структура течений в однослойных и многослойных системах при совместном воздействии сил различной природы в контексте технологических приложений.
Год создания – 2019.
Руководитель лаборатории: Колесниченко Илья Владимирович, к.ф.-м.н.
Численность сотрудников: 10 человек.
Тема НИР:
2019-2021 гг.
Устойчивость и структура течений в однослойных и многослойных системах при совместном воздействии сил различной природы в контексте технологических приложений.
Номер государственной регистрации: АААА-А19-119021490135-0
2022-2026 гг.
Устойчивость и структура течений в однослойных и многослойных системах при совместном воздействии сил различной природы в контексте технологических приложений.
Номер государственной регистрации: 122030200191-9
Приоритетные направления СНТР: переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников, способов транспортировки и хранения энергии.
Направления деятельности:
В лаборатории проводятся фундаментальные и прикладные исследования в области гидродинамики экстремальных управляющих параметров в многофакторных системах, характерных для многих технологических процессов, в которых определяющую роль играют электромагнитные силы, силы плавучести, вращение, химические реакции и т.д. Исследования выполняются как теоретически численно, так и путем эксперимента. Актуальность работ обусловлена необходимостью решения задач в металлургии, космических и сверхчистых технологий, а также атомной отрасли для реакторов на быстрых нейтронах, в которых используется жидкий натрий либо свинец. Результаты исследования используются для создания новых опытных образцов изделий, которые находят применение в металлургии и атомной промышленности.
Значимые результаты:
В ходе деятельности лаборатории удалось получить результаты, которые легли в основу разрабатываемых промышленных технологий. Существенная часть исследований была выполнена в рамках задач магнитной гидродинамики, направленных на решение проблем металлургической и атомной промышленности. В рамках направления задач, связанных с бесконтактной генерацией транзитного потока жидкого металла, проведены исследования влияния параметров внешних электромагнитных систем на характеристики течений. Рассмотрены кондукционный и индукционный механизмы генерации течений. Эти механизмы реализовывались в кондукционных безобмоточных насосах и индукционных насосах бегущего поля. Получены зависимости форм, интенсивностей течений, расходно-напорные характеристики от геометрических параметров каналов, физических свойств электропроводных жидкостей и технических параметров электромагнитных систем. В рамках направления задач, связанных с созданием эффективных перемешивающих течений жидкого металла, были изучены новые механизмы генерации нестационарных электромагнитных сил, что достигалось варьированием питания индукторов линейной индукционной машины. Получены зависимости интенсивности перемешивания, скорости и фронта кристаллизации от типа питания индукторов и их параметров. Одно из направлений задач было посвящено воздействию электромагнитных сил на двухфазную электропроводную среду с целью разделения этих фаз. В ходе исследования электромагнитных сил, действующих на твердые включения, получены зависимости величины сил от геометрических и физических характеристик как уединенных включений, так и ансамбля. В ходе изучения интенсивности процесса разделения фаз в транзитном течении, получена эволюция концентрации включений для различных комбинаций параметров процесса, что позволило выявить основные закономерности и подобрать наилучший режим разделения фаз. Еще одно направление задач было связано с анализом характеристик смешивающихся разно температурных потоков жидкого металла. В ходе анализа получены зависимости пульсационных характеристик результирующего разно температурных потоков. В рамках направления задач, связанных с бесконтактным контролем характеристик жидкого металла, выполнены исследования методик нахождения свободной границы металла в ячейке, а также определения величины расхода жидкого металла в канале. Изучены индукционные способы диагностики границы, а также кондукционные способы определения расхода, реализованные в кондукционных расходомерах. Получены зависимости чувствительности методик от геометрических и физических параметров измерительных систем, а также от параметров электропроводной среды. В рамках изучения нелинейных режимов конвекции трехкомпонентных смесей с эффектом Соре в плоском горизонтальном слое с заданным вертикальным тепловым потоком на границах в поле тяжести, обнаружено, что для монотонной моды неустойчивости при числах Релея, превышающих порог возникновения конвекции, возможны многовихревые стационарные режимы. В рамках изучения тепловой конвекции в плоском горизонтальном слое пористой среды, насыщенной вязкой несжимаемой жидкостью, при наличии продольного прокачивания жидкости через слой, обнаружено, что при малых скоростях прокачивания жидкости через слой эти структуры устойчивы, а прокачивание с большими скоростями может приводить к полному вымыванию локализованных конвективных структур из области их возбуждения. В рамках исследования устойчивости плоскопараллельного течения несжимаемой жидкости в бесконечном вертикальном канале с идеально теплопроводными стенками с внутренними источниками тепла при модуляции силы тяжести гармоническими вибрациями получены нейтральные кривые, зависимости критического числа Грасгофа от амплитуды и частоты модуляции и характеристики критических возмущений для жидкостей с различными числами Прандтля, при наличии статической компоненты поля тяжести. В ходе выполнения исследований были освоены новые методики расчетов и экспериментов, началось освоение полученного нового дорогостоящего ультразвукового доплеровского анемометра, усовершенствована лабораторная техника для экспериментов. Полученные результаты были доложены на конференциях, вошли в публикации а также в материалы кандидатских диссертаций, представленных и защищенных молодыми сотрудниками лаборатории.
Патенты:
- Колесниченко И.В., Мамыкин А.Д., Лосев Г.Л. Патент РФ № 2681092. Устройство для очистки расплавленного металла и электролитов от примесей. Приоритет от 28.12.2017. Зарегистрирован в Гос.реестре изобретений РФ 04.03.2019;
- Колесниченко И.В., Халилов Р.И., Павлинов А.М., Мамыкин А.Д. Патент РФ № 2778429. Электромагнитный расходомер жидкого металла. Приоритет от 30.11.2021. Зарегистрирован в Гос.реестре изобретений РФ 18.08.2022.
Контакты:
Колесниченко Илья Владимирович
E-mail:
Телефон: +7(342)2-378-381
https://www.icmm.ru/cb-profile/klsnchnk
