ИФТПЭ

Отдел турбулентных и вихревых двухфазных потоков №2.2

1. Основные направления деятельности отдела.
1. Исследование генерации, устойчивости и управления свободных концентрированных однофазных и двухфазных вихрей (интенсификация теплообмена; управление горением; воздушные смерчи).

2. Исследования физических процессов в двухфазных турбулентных течениях «газ-твердые частицы» (пневмотранспортеры; парогенераторы на твердом топливе; ГТУ на твердом топливе; двухфазные теплообменники).

3. Исследования теплоэрозионного разрушения тел, обтекаемых сверхзвуковыми гетерогенными потоками (движение летательных аппаратов в запыленной атмосфере; технологические процессы резки и напыления).

4. Изучение возможностей оптимизации систем проникающего охлаждения и совершенствование методов расчета сопряженных задач со вдувом (системы проникающего пористого охлаждения лопаток перспективных высокотемпературных ГТУ).

5. Работы, направленные на создание многоволнового генератора УФ излучения на парах меди (генератор излучения для отработки методов диагностики; получение наноструктур и частиц различных материалов, применяемых в методах лазерной флюоресценции и др.)
2. Структура отдела.

Отдел турбулентных и вихревых двухфазных потоков №2.2 (зав.отд., д.ф.-м.н. Вараксин А.Ю.) включает в себя 2 лаборатории:

Лаборатория оптико-физических измерений №2.2.1 (зав.лаб., д.т.н. Карпухин В.Т.)

Лаборатория физического моделирования двухфазных потоков №2.2.2 (зав. лаб., д.ф.-м.н. Вараксин А.Ю.)

3. Кадровый состав (ФИО, должность, ученая степень).
Лаборатория №2.2.1

1. Карпухин В.Т., зав. лаб., д.т.н.

2. Маликов М.М., в.н.с., к.ф.-м.н.

3. Куриленков Ю.К., с.н.с., к.ф.-м.н.

4. Кириллов Ю.М., с.н.с.

5. Михатулин Д.С., г.н.с., д.т.н.

6. Курьин А.С., стажер-иссл.

7. Гололобова О.А., стажер-иссл.

Лаборатория №2.2.2

1. Вараксин А.Ю., зав.отделом, зав. лаб., д.ф.-м.н.

2. Поляков А.Ф., г.н.с., д.т.н.

3. Протасов М.В., м.н.с., к.ф.-м.н.

4. Иванов Т.Ф., н.с., к.ф.-м.н.

5. Белоусов П.П., с.н.с., к.ф.-м.н.

6. Ромаш М.Э., м.н.с.

7. Горбачев М.А., аспирант

8. Копейцев В.Н., слесарь-ремонтник

9. Ершова Т.В., вед. инж.

4. Сведения о действующих экспериментальных установках и уникальном оборудовании.
Установки:

1.Малый канал для изучения однофазных и двухфазных течений (КК, к.301)

2.Установка для изучения свободных концентрированных вихрей (КК, к.301)

3.Экспериментальный стенд «Зыбь» (К-6, к.401,402)

Уникальное оборудование:

1.Полевой измеритель скорости «ПОЛИС-Т» (ИТ СО РАН)

2.Лазерные доплеровские анемометры (Dantec, Дания)

3.Матричный тепловизор «СВИТ» (ИФП СО РАН)

4.Цифровые видеокамеры (скоростная, двухзатворная) (Германия)
5. Основные результаты законченных работ.
1. Исследованы процессы генерации и диссипации турбулентности в гетерогенных газовых потоках. Изучены особенности различных столкновительных процессов («частица-частица», «частица-стенка», «частица-тело») в потоках газа с твердыми частицами.

2. Выполнен комплекс экспериментальных и расчетных работ по моделированию процессов теплоэрозионного разрушения тел в сверхзвуковых гетерогенных потоках.

3. Цикл выполненных ранее работ по смешанной конвекции в трубах на основе полученных в последнее время экспериментальных данных завершён разработкой рекомендаций по расчёту границ и характера начала влияния свободной конвекции на вынужденные ламинарное и турбулентное течения и теплообмен различных жидкостей при различном положении труб.

4. Завершено комплексное экспериментальное и численное исследование гидравлического сопротивления и сопряженного теплообмена в системе пористого проникающего охлаждения с использованием проницаемых оболочек из пористого сетчатого материала. Выполнено исследование и предложены рекомендации по расчёту теплоотдачи на входе и внутри пористых проницаемых оболочек при малых числах Рейнольдса.

5. Предложен способ повышения пиковой мощности излучения лазерных усилителей на парах меди и проведено его экспериментальное обоснование. Получен эффект увеличения (в 2-2,3 раза) пикой мощности импульсов генерации. Разработан и исследован оригинальный многоволновой генератор излучения на базе лазера на парах меди с высокой выходной пиковой и средней мощностью генерации на длинах волн 510, 578, 255, 271, 289 нм.
6. Основные публикации (за последние 10 лет).
Монографии и препринты
1. Вараксин А.Ю. Турбулентные течения газа с твердыми частицами. М.: Физматлит. 2003. 192 с.

2. Varaksin A.Y. Turbulent Particle-Laden Gas Flows. Heidelberg, Berlin. Springer-Verlag. 2007. 210 p.

3. Михатулин Д.С., Полежаев Ю.В., Ревизников Д.Л. Теплообмен и разрушение тел в сверхзвуковом гетерогенном потоке. М.: Янус-К. 2007. 392 с.

4. Вараксин А.Ю. Столкновения в потоках газа с твердыми частицами. М.: Физматлит. 2008. 312 с.

5. Поляков А.Ф., Ревизников Д.Л. Сопряженные теплообмен и газодинамика при проникающем пористом охлаждении передней кромки лопаток высокотемпературных газовых турбин. Препринт ОИВТ РАН №2-489. М.: ОИВТ РАН. 2006. 119с.
Статьи
1. Вараксин А.Ю., Ромаш М.Э., Копейцев В.Н., Таекин С.И. О возможности физического моделирования воздушных смерчей в лабораторных условиях // ТВТ. 2008. Т.46. №6. С.957-960.

2. Вараксин А.Ю., Ромаш М.Э., Таекин С.И., Копейцев В.Н. Генерация свободных концентрированных воздушных вихрей в лабораторных условиях // ТВТ. 2009. Т.47. №1. С.84-88.

3. Вараксин А.Ю., Протасов М.В., Иванов Т.Ф., Поляков А.Ф. Экспериментальное исследование поведения твердых частиц при их движении в гладкой и формованной лунками трубах // ТВТ. 2007. Т.45. №2. С.254-260.

4. Pakhomov M.A., Protasov M.V., Terekhov V.I., Varaksin A.Yu. Experimental and Numerical Investigation of Downward Gas-Dispersed Turbulent Pipe Flow // Int. J. Heat Mass Transfer. 2007. V.50. P.2107-2116.

5. Карпухин В.Т., Маликов М.М. Двухпроходный лазерный усилитель на парах меди с высокой пиковой мощностью// ЖТФ. 2005. Т. 75. № 10. С.69-72.

6. Батенин В.М., Карпухин В.Т., Mаликов М.М. Эффективная генерация суммарной частоты и вторых гармоник излучения с помощью системы лазер на парах меди - двухпроходный усилитель// Квантовая электроника. 2005. Т.35. № 9. С. 844-848.

7. 
   Батенин В.М., Карпухин В.Т., Лепёхин Н.М., Лябин Н.А., Маликов М.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., А.Д.Чурсин А.Д.. Энергетические характеристики излучения лазера KULON-10Cu-UV // Квантовая электроника. 2009. Т.39. № 5. С.405-409.
   

8. 
   Поляков А.Ф. О границах и характере начала влияния термогравитации на течение и теплообмен в трубах// ТВТ. 2006. Т. 44. №4. С. 552-559.
   
9. 
   Поляков А.Ф. Расчет объемной теплоотдачи в оболочковых пористых материалах при малых числах Рейнольдса // Теплоэнергетика.2008. №4. С. 59-63.
   
10. 
    Леонтьев А.И., Поляков А.Ф. Моделирование внутреннего теплообмена в пористой проницаемой оболочке при малых числах Рейнольдса // ТВТ. 2008. Т.46. № 4. С. 881-896.
    

11. Ершова Т.В., Косарев В.Ф., Михатулин Д.С. Влияние температуры сверхзвукового гетерогенного потока на переход эрозия-напыление // Теплофизика и аэромеханика. 2006. Т. 13. № 4. С.583 – 594.
7. Интеллектуальная собственность (патенты, зарегистрированные программы для компьютеров, зарегистрированные базы данных).
1. Карпухин В.Т. (патентообладатель), Маликов М.М. Устройство для нелинейного преобразования частот лазерного импульсного излучения. Свидетельство на полезную модель. № 22590 по заявке № 2001129954/20(032264). Приоритет от 08.11.2001 г.

2. Карпухин В.Т. (патентообладатель), Маликов М.М. Устройство для генерации импульсного лазерного излучения. Свидетельство на полезную модель. № 19612 по заявке № 2001110644. Приоритет от 24.04.2001 г.

3. Маликов М.М. (патентоообладатель), Карпухин В.Т. Способ генерации импульсного лазерного излучения. Патент № 2197042 по заявке 2001104528 от 20.02.2001 г.

8. Участие в ФЦП, программах Президиума РАН, ОЭММПУ РАН, гранты РФФИ, гранты молодых ученых (за 2006-2009 гг.).
1. Программа ОЭММПУ РАН «Исследование фундаментальных проблем горения и детонации в энергетике» (координаторы – акад. РАН В.А.Левин, чл.-корр. РАН Ю.В.Полежаев); А.Ю.Вараксин, ученый секретарь научного Совета (2009 г.).

2. Программа ОЭММПУ РАН «Физико-химическая механика неравновесных систем» (координатор – акад. РАН Д.М.Климов); А.Ю.Вараксин, руководитель проекта (2009 г.).

3. Программа ОЭММПУ РАН «Интегрированные модели физической механики» (координатор – акад. РАН Д.М.Климов); А.Ю.Вараксин, руководитель проекта (2006-2008 гг.).

4. «Исследование фундаментальных проблем и разработка математических моделей горения, газовой динамики и теплообмена газообразных и конденсированных сред» (координатор – акад. РАН А.С.Коротеев); А.Ю.Вараксин, ученый секретарь научного Совета (2006-2008 гг.).

5. Грант РФФИ «Экспериментальное исследования движения твердых частиц в гетерогенном потоке газа вблизи поверхностей со структурированной микрошероховатостью» (06-08-00146а); руководитель А.Ф.Поляков.

6. Грант РФФИ «Экспериментальное исследование процессов кластеризации в турбулентных гетерогенных потоках «газ – твердые частицы»» (05-02-16893а); руководитель А.Ю.Вараксин.

7. Грант РФФИ «Экспериментальное исследование влияния вдува на поведение твердых частиц вблизи тел, обтекаемых гетерогенным потоком» (06-08-00351а); руководитель Т.Ф.Иванов

8. Грант РФФИ «Нелинейные процессы теплообмена и теплоэрозионного разрушения обтекаемых тел в сверхзвуковых гетерогенных потоках с содержанием частиц полидисперсного состава» (05-02-16603а); руководитель Д.С.Михатулин.

9. Грант РФФИ «Моделирование сопряженных тепломассообменных процессов, формирующих микроклимат помещений перспективных энергосберегающих жилых зданий» (06-08-00113а); руководитель В.Т.Карпухин.

10. Грант Президента РФ для молодых ученых – кандидатов наук (Роснаука, 2008-09 гг.): МК (Иванов Т.Ф.)

11. Грант Президента РФ для молодых ученых – докторов наук (Роснаука, 2007-08 гг.): МД-4995.2007.8 (Вараксин А.Ю.)

12. Грант Фонда содействия отечественной науке (2006-07 гг.): Доктора наук РАН (Вараксин А.Ю.)

13. Грант Роснауки для молодых докторов наук (Роснаука, 2006 г.): МД-6531.2006.8 (Вараксин А.Ю.)
11. Диссертации, защищенные или подготовленные к защите (за последние 10 лет).
1. Вараксин А.Ю. Исследование структуры турбулентных гетерогенных потоков «газ-твердые частицы» (докторская диссертация, 2001 г.).

2. Михатулин Д.С. Теплообмен и разрушение тел в сверхзвуковом гетерогенном потоке (докторская диссертация, 2003 г.).

3. Иванов Т.Ф. Исследование обтекания тел гетерогенным потоком «газ-твердые частицы» (кандидатская диссертация, 2005 г.).

4. Протасов М.В. Экспериментальное исследование поведения твердых частиц в сильнозапыленных потоках (кандидатская диссертация, 2009 г.).

12. Подготовка кадров (студенты, аспиранты).
Студенты и аспиранты, принимающие участие в работе Отдела:
1. Горбачев М.А., аспирант ОИВТ РАН

2. Гололобова О.А., студентка МГТУ им.Баумана

3. Вербовский Д., студент МЭИ (ТУ)

4. Шестаков А.Е., студент МЭИ (ТУ)

13. Достижения в конкурсах всех уровнях.
1. Вараксин А.Ю. – Государственная премия РФ для молодых ученых за выдающиеся работы в области науки и техники (2000 г.)

2. Вараксин А.Ю. – Премия МАИК/Интерпериодика за лучшую публикацию в издаваемых ею журналах (2000 г.)

3. Протасов М.В. – Премия РАО ЕЭС «Новая генерация» (2006 г.)
14. Организация конференций, симпозиумов, работа в оргкомитетах, участие в зарубежных научных организациях.
Поляков А.Ф. и Вараксин А.Ю. являются членами Национального комитета по тепломассообмену.

Вараксин А.Ю. в 2009 г. избран членом Научного совета Международного центра по тепломассообмену.

Вараксин А.Ю. являлся членом оргкомитета 7-ой, 8-ой, 9-ой и 10-ой Международных научно-технических конференций «Оптические методы исследования потоков» (Москва, 2003 г., 2005 г., 2007 г., 2009 г.).

Вараксин А.Ю. являлся сопредседателем секции 4-ой Российская национальной конференции по тепломассообмену (Москва, 2006 г.).

Вараксин А.Ю. привлекался к рецензированию работ, представленных на Международную конференцию по многофазным потокам (Лейпциг, Германия, 2007 г.).
15. Сведения об инновационной деятельности, о реализации разработок на практике.
Создан (совместно с ООО «ВЭЛВИТ») опытно-промышленный лазерный генератор на парах меди «KULON-10Cu-UV» с выходной мощностью излучения в видимом диапазоне излучения до 8-9 Вт и в УФ диапазоне до 0,45 Вт.
16. Прочее.
Иллюстрация к Основным направлениям деятельности отдела.

1. Исследование генерации, устойчивости и управления свободных концентрированных однофазных и двухфазных вихрей (интенсификация теплообмена; управление горением; воздушные смерчи).

Рис.1. Фотография свободного концентрированного вихря (негатив).

Иллюстрация к Сведениям о действующих экспериментальных установках и уникальном оборудовании.

3.Экспериментальный стенд «Зыбь» (К-6, к.401,402)

Рис.2. Оригинальная лазерная система «генератор-усилитель-преобразователь излучения» на парах меди.

Иллюстрации к Основным публикациям (за последние 10 лет).
Монографии
1. Вараксин А.Ю. Турбулентные течения газа с твердыми частицами. М.: Физматлит. 2003. 192 с.

2. 
   Varaksin A.Y. Turbulent Particle-Laden Gas Flows. Heidelberg, Berlin. Springer-Verlag. 2007. 210 p.
   

3. 
   Михатулин Д.С., Полежаев Ю.В., Ревизников Д.Л. Теплообмен и разрушение тел в сверхзвуковом гетерогенном потоке. М.: Янус-К. 2007. 392 с.
   

4. Вараксин А.Ю. Столкновения в потоках газа с твердыми частицами. М.: Физматлит. 2008. 312 с.