ВАЖНЕЙШИЕ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ
Института теоретической и прикладной механики СО РАН за 2005 год


а) по комплексной программе "Механика жидкостей и газов"

1. Впервые выполнено комплексное экспериментально-расчетное исследование процесса восприимчивости и развития возмущений в гиперзвуковом вязком ударном слое при высоких числах Маха (M_ = 21) и умеренных чисел Рейнольдса. Методами электронного пучка и прямого численного моделирования в двумерной постановке изучено взаимодействие медленных акустических волн внешнего потока с ударным слоем на плоской термостатированной пластине. Показано, что для этих условий в ударном слое возникают и доминируют возмущения вихревой моды, а акустические возмущения испытывают полное внутреннее отражение и экспоненциально затухают, что позволит снизить тепловые нагрузки на поверхности перспективных летательных аппаратах и их сопротивление.

Ответственный исполнитель: зав. лабораторией, д.ф.-м.н. Маслов А.А. (тел.(8-383) 330-38-80, e-mail: maslov@itam.nsc.ru).


Пояснительные рисунки



Рис. 2. Изолинии скоростей возмущений.

2. При распространении звуковой волны по скважине в пористой среде затухание скорости становится существенным по сравнению со скоростью распространения звука в воде и с понижением частоты и увеличением проницаемости скорость может снизиться от 1500 м/с до десятков м/с.

Ответственный исполнитель: д.ф.-м.н. Губайдуллин (ТюмФ ИТПМ) (тел.(8-3452) 24-36-48, e-mail: Gubai@tmn.ru).


Пояснительный рисунок


Пористая среда - водонасыщенный кварцевый песок с пористостью 0.33,
жидкость - вода. Радиус полости - 0.1 м.

3. Экспериментально установлено, что при движении с низкими дозвуковыми скоростями при малых числах Рейнольдса, характерных для эксплуатации малоразмерных летательных аппаратов, волнистое крыло дает более высокие аэродинамические характеристики летательного аппарата и обеспечивает устойчивость полета без срыва в штопор в широком диапазоне углов атаки. Даже при срыве потока на волнистом крыле сохраняется симметрия течения, что позволяет летательному аппарату безопасно вернуться в штатный режим полета.

Ответственный исполнитель: зав. лабораторией, д.ф.-м.н. Козлов В.В. (тел.(8-383) 330-42-78, e-mail: kozlov@itam.nsc.ru).


Пояснительные рисунки


Рис. 1. Крыло с волнистой поверхностью.


Рис.2. Симметричная картина течения при срыве потока на крыле с волнистой поверхностью.


б) по комплексной проблеме "Машиностроение"

1. Обнаружен неизвестный ранее кризис объемного расхода газа в дисковых вентиляторах при давлениях менее 40 торр. Найден безразмерный параметр и его критическое значение, определяющее кризис течения при уменьшении давления и числа оборотов, при которых объемный расход газа снижается практически до нуля.

Ответственный исполнитель: директор института, зав. лабораторией, академик Фомин В.М. (тел. (8-383) 330-85-34, e-mail: fomin@itam.nsc.ru).

2. Предложен и обоснован новый способ газодинамической конверсии метана. Создан реактор для осуществления такой конверсии. Принцип работы реактора основан на использовании методов газовой динамики для управления химическими процессами и заключается в разделении зоны объемного подвода энергии к реагенту от зоны протекания целевых химических процессов. Пространственное разделение процессов подвода энергии и осуществления реакций позволяет значительно снизить удельные энергозатраты, повысить селективность выхода и улучшить экологичность производства. Принцип работы реактора защищен патентом РФ RU 2222569.

Ответственный исполнитель: директор института, зав. лабораторией, академик Фомин В.М. (тел. (8-383) 330-85-34, e-mail: fomin@itam.nsc.ru).

3. Методом холодного газодинамического напыления из нанокомпозиционных порошков, произведенных механическим измельчением, получены наноструктурные композиционные TiB2Cu покрытия. Покрытие представляет собой структуру из взаимопроникающих каркасов высокопроводящих фаз меди и диборида титана, что обеспечивает его механические и электрические свойства.

Ответственный исполнитель: зав. лабораторией, д.ф.-м.н. Косарев В.Ф. (тел.(8-383) 354-30-43, e-mail: vkos@itam.nsc.ru).

4. Экспериментальные исследования процессов лазерной сварки металлов и сплавов проводились на технологическом лазерном комплексе производства Института теоретической и прикладной механики СО РАН. Создана модельная установка для лазерной сварки металлов, которая обеспечивает гибкое управление процессом, что позволило осуществить сварку различных материалов (углеродистой, нержавеющей стали Х18Н10Т титана VТ20, алюминия и его авиационного сплава 1420-Т) как встык, так и внахлест.

Установлено, что главными причинами повышения хрупкости сварных соединений из алюминиево-литиевого сплава 1420-Т являются его высокая пористость и наличие заметного окисления корня шва. Показана возможность улучшения качества сварного соединения сплава 1420-Т путем ультразвукового воздействия, при этом существенно снижается пористость шва и повышается его пластичность до 20%.

Ответственный исполнитель: в.н.с., д.ф.-м.н. Ковалев О.Б. ( тел.(8-383) 330-42-73, e-mail: kovalev@itam.nsc.ru).


в) по комплексной программе "Механика деформируемого твердого тела"

1. Показано, что ориентация намотки гладкомышечных волокон в кровеносных сосудах (артериях и артериолах) является оптимальной - в зависимости от размера сосуда мышечные волокна ориентированы под углом, обеспечивающим максимально возможную прочность сосуда.

При "старении" сосудов уменьшение упругости стенок в живых организмах компенсируется ростом объема мышечных волокон.

Ответственный исполнитель: директор института, зав. лабораторией, академик Фомин В.М. (тел.(8-383) 330-85-34, e-mail: fomin@itam.nsc.ru).


Пояснительные рисунки


Рис. 1. Строение артерии.


Рис. 2. Влияние "старения" сосуда на его оптимальную прочность.

2. На основе калибровочной теории дефектов и учета диссипации энергии создана математическая модель, учитывающая влияние внутренних микронапряжений, создаваемых дислокациями, на процесс упругопластической деформации. С помощью данной модели получена формула для самоуравновешенных напряжений, тождественно удовлетворяющих уравнениям равновесия и граничным условиям на поверхности тела.

Ответственный исполнитель: в.н.с., д.ф.-м.н. Киселев С.П. (тел.(8-383) 330-73-46, e-mail: kiselev@itam.nsc.ru).