textarchive.ru

Главная > Автореферат диссертации


Теплофизика

Развит новый статистический метод моделирования бинарной дисперсии и кластеризации инерционных частиц в однородной изотропной турбулентности. Метод основан на получении кинетического уравнения для двухточечной функции плотности вероятности (ФПВ) относительной скорости пары частиц. Он описывает аккумулирование частиц в результате их взаимодействия с турбулентными вихрями. На основе полученного кинетического уравнения для двухточечной ФПВ предложена статистическая модель столкновений и коагуляции частиц. Модель учитывает дополнительное увеличение ядра столкновений (коагуляции) за счет эффекта кластеризации.

Экспериментально исследована интенсификация теплообмена в закризисной зоне работы парогенерирующих труб путем нанесения на их поверхность сферических углублений. Опыты проведены при высоких (18 – 22 МПа) давлениях в условиях подъемного течения кипящей воды и пароводяной смеси. Впервые получено существенное повышение критических тепловых потоков (до 50%) и коэффициентов теплоотдачи (до 4-х кратного) при малом изменении гидравлического сопротивления. Данные по теплообмену обобщены единой расчетной формулой. Результаты представляют большой интерес для прямоточных котлов ТЭС и парогенераторов АЭС с позиций повышения их эксплуатационной надежности. (ИВТ РАН)

Создан электронный справочник ЭКСТРЕМТЕРМО по термодинамическим свойствам веществ при высоких плотностях энергии. Справочник интегрирует расчетные алгоритмы и численные данные разнообразных моделей среды вместе с большими объемами надежной экспериментальной информации. ЭКСТРЕМТЕРМО в равной степени обладает характеристиками банка данных и развитого пакета прикладных программ. (ИТЭС ОИВТ РАН)

Проведены исследования нестационарных режимов горения водородно-воздушных смесей в кумулирующих объёмах. На основе экспериментальных и расчетных данных изучена динамика зарождения и развития процесса взрыва в вершине конуса, приводящего к возникновению экстремально высоких давлений. Исследованы возможности химического подавления взрыва в условиях кумуляции в коническом объёме. Показано, что с помощью ингибитора, представляющего собой смесь пропана, бутана и пропилена, можно в 10 - 20 раз уменьшить максимальную величину давления. (ИТЭС ОИВТ РАН, ИСМАН)

Проведен параметрический численный анализ устойчивости ударной волны в термодинамически неидеальных средах с использованием модельных и реального уравнений состояния. Обнаружено, что при распаде ударной волны с образованием двухволновой структуры (ударная адиабата с изломом) или полной комбинированной волны (ударная адиабата с плавным перегибом) на замыкающей ударной волне может развиваться акустическая неустойчивость. Впервые получен и проанализирован распад ударной волны в области ее неоднозначного представления, перекрывающий на ударной адиабате участок абсолютной неустойчивости L>1+2M. Показано, что возникающая распадная конфигурация состоит из ударной волны, волны разрежения и разделяющего их контактного разрыва. (ИТЭС ОИВТ РАН, ИАПр РАН)

Разработаны методики и программы расчета схем конверсионных ГТУ по газопаровым циклам с учетом специфики условий работы основного оборудования (турбокомпрессорной группы с "влажным" сжатием и регенеративного теплообменника с впрыском воды). Проведен параметрический анализ схем конверсионных ГТУ в характерном диапазоне параметров (к = 625, То = 10001600 К, Nэ = 125 МВТ-э). Выбрана оптимальная схема газопаровой ГТУ на базе двигателя ТВЗ-117. Разработаны экспериментальные участки для проведения исследований газопаровых циклов на энергокомплексе ГТЭ-1500. (НТЦ ЭПУ ОИВТ РАН)

Продолжены исследования гидродинамических и теплофизических процессов, лежащих в основе эффектов возбуждения колебаний давления в потоках несжимаемой жидкости и формирования волновых полей в продуктивных пластах, а также изучение механизма влияния различных факторов на процесс фильтрации в них при совмещении волнового, теплового и физико-химического воздействия. В результате установлена возможность достижения синергетического эффекта при совмещении различных методов воздействия и, что особенно важно - при совмещении с методами заводнения, с помощью которых добывается свыше 80 % нефти. Исследован механизм и определены условия максимального проявления синергетического эффекта. Тем самым открыта возможность коренного повышения нефтеотдачи пластов и энергосбережения.

Получены новые экспериментальные данные по пространственно-временной взаимосвязи гидродинамических и тепловых параметров в турбулентном потоке. Выполнены измерения и систематизированы экспериментальные данные по характеристикам турбулентности во внутренних дозвуковых течениях со стационарным и периодически изменяющимся градиентом давления. Выявлены закономерности корреляций локальных мгновенных гидродинамических и тепловых параметров в градиентных потоках. Полученные данные способствуют совершенствованию методов моделирования процессов в энергоустановках. (ОЭ КазНЦ РАН)

Атомная энергетика

Совместно с организациями Минатома России (Отраслевой центр по расчетным кодам, СПб Атомэнергопроект), федеральными научными центрами (ВНИИЭФ и РНЦ «Курчатовский Институт») при головной роли ИБРАЭ РАН разработан интегральный российский код РАТЕГ-СВЕЧА по анализу безопасности АЭС. Основу интегрального кода составляют программа РАТЕГ, разработанная во ВНИИЭФ и моделирующая теплогидравлические процессы, и программа СВЕЧА, разработанная в ИБРАЭ РАН, моделирующая раннюю стадию разрушения активной зоны реактора. Программа СВЕЧА включает комплекс моделей физико-химического взаимодействия материалов при разогреве активной зоны, вызванной потерей теплоносителя, модели стекания жидких компонентов и механического поведения оболочки ТВЭЛов, выхода продуктов деления. РАТЕГ-СВЕЧА используется для анализа безопасности Тяньваньской АЭС с реактором ВВЭР-1000. (ИБРАЭ РАН)

Разработан новый подход для численного моделирования процессов тепломассопереноса для анализа тяжелых аварий на АЭС, на основе которого созданы гидродинамические коды CONV2D и CONV3D, позволяющие анализировать процессы диффузии/конвекции с учетом плавления, в том числе бинарных смесей. Коды верифицированы на широкой базе экспериментальных данных. Разработаны модели формирования твердых структур на границе расплава реакторных материалов с учетом реальных фазовых диаграмм состояний, а также проведены численные расчеты по моделированию крупномасштабных экспериментов, проводимых в рамках международного проекта ОЭСР РАСПЛАВ-МАСКА по исследованию поведения прототипных материалов активной зоны на днище корпуса реактора и их

взаимодействий. Головным исполнителем проекта является ИПБЯЭ РНЦ «Курчатовский институт». Расчетно-теоретическое сопровождение экспериментальных исследований в проекте возложено на ИБРАЭ РАН.

Проведены исследования физических процессов, происходящих при повторном заливе реактора водой в условиях тяжелой аварии, разработана модель и компьютерные программы, включающие самосогласованное описание различных физических явлений. Работа проведена в тесном сотрудничестве с Исследовательским центром Карлсруэ (ФРГ, FZK, Karlsruhe). Развитая модель прошла тестирование на мелкомасштабных (один топливный стержень) экспериментах FZK. Экспериментальный цикл состоял из 28 модельных экспериментов, которые позволили всесторонне верифицировать модель и показали адекватность описания физических процессов. Дополнительно модель тестирована на крупномасштабных экспериментах FZK посредством описания физико-химического поведения центрального стержня в 20-твэльной сборке.

Для анализа безопасности захоронений долгоживущих радионуклидов в геологических формациях и, в частности, процессов их миграции в сильно неоднородных средах с полным и неполным влагонасыщением разработана новая математическая модель процессов переноса примесей в сильно неупорядоченных средах, обладающих фрактальными свойствами. Модель основана на новых эффективных численных методах решения одномерных и многомерных прямых задач дробной диффузии с дробными дисперсионными потоками и дробной производной по времени, а также использовании искусственных нейронных сетей для решения обратной задачи дробной диффузии при определении неизвестных параметров оператора дробной диффузии, характеризующих фундаментальные свойства среды захоронения, по данным натурных измерений, получаемых из трассерных экспериментов. (ИБРАЭ РАН)

Проведены исследования и конструкторские разработки по созданию перспективных блоков АЭС мощностью 1500 Мвт с числом оборотов ротора 3000 об./ мин. Определены возможности значительного увеличения размеров лопаток последних ступеней цилиндра низкого давления из титанового сплава, а также использование совмещенного цилиндра высокого и среднего давления с промежуточной сепарацией пара. Работа направлена на создание высокоэкономичной и надежной турбины большой мощности. (ВНИИАМ, ЛМЗ)

Предложена конструкция реакторной установки и технические решения по энергоблоку, обеспечивающие возможность создания конкурентоспособного быстрого натриевого реактора-размножителя для крупномасштабной ядерной энергетики, отвечающего требованиям высокой безопасности. Определены работы по совершенствованию активной зоны реактора типа БН-1800 и по созданию корпусного парогенератора с закритическими параметрами пара. (ФГУП ОКБ Машиностроения)

Разработаны критерии оценки эффективности, повышения безопасности АЭС на основе учёта удельной стоимости снижения риска. При этом учтены следующие виды риска: материальный, экономический, социальный и политический риск, а также снижение полного системного риска АЭС с ВВЭР. Разработаны методики для обоснования повышения безопасности и структурной надёжности АЭС с ВВЭР. Получена методика, позволяющая определять оптимальные параметры системы теплоснабжения от АЭС. Проведены исследования различных схем теплоснабжения с учетом удаленности теплоисточника, надежности и экологической безопасности теплоснабжения от АЭС. Выполнена оценка системной и социальной эффективности теплоснабжения от АЭС. (ОЭП СНЦ РАН)

Электрофизика

Получены новые данные по свойствам криогенной плазмы. Выполнено пионерское экспериментальное исследование неидеальной «пылевой» плазмы с температурой 5-10 K и обнаружены плазменно-пылевые объекты макроскопических размеров со свободной границей, характерные для фазовых переходов с образованием конденсированной фазы. Впервые для криогенной плазмы получены данные о зависимости частоты ионизации и скорости дрейфа электронов от поля в молекулярной жидкости в сильном электрическом поле. (ИВТ РАН)

Выполнено комплексное экспериментальное исследование динамики макрочастиц в плазме высокочастотного емкостного разряда и тлеющего разряда постоянного тока. Эксперименты в пылевой плазме тлеющего разряда проводились на земле и в условиях микрогравитации (орбитальный комплекс «Мир» и Международная космическая станция). Измерены парные корреляционные функции, температуры и коэффициенты диффузии макрочастиц в широком диапазоне параметров пылевой плазмы.

Выполнен комплекс расчетно-теоретических и экспериментальных исследований с целью моделирования воздействия внешних электромагнитных полей, создаваемых естественными (молнии) и искусственными (диверсионные устройства) источниками сильных нестационарных токов. На основе взрывомагнитного генератора создан мобильный имитатор токов молнии, испытанный на заземляющих опорах линий электропередач (ЛЭП) и молниеотводах. С помощью малогабаритного наносекундного генератора импульсных напряжений смоделированы условия несанкционированного внешнего воздействия на высоковольтные изоляторы мощной ЛЭП, исследована деградация изоляторов и их разрушение. (ИТЭС ОИВТ РАН)

Проведены исследования особых свойств электродинамических систем из материалов с отрицательными значениями диэлектрической и магнитной проницаемостей. Исследованы эффекты отрицательного преломления, прохождения потоков энергии и особенности фокусировки. Рассмотрены источники в виде нитей электрического тока, расположенных вблизи фокусирующей пластины. Впервые экспериментально и теоретически получено изображение источников, расстояние между которыми существенно меньше длины волны. Таким образом, удалось на практике преодолеть ограничение на степень детализации изображения, известное как «дифракционный предел». Это в перспективе может стать основой технологического прорыва в микроэлектронике и в технологии производства фокусирующих систем, антенн, специальных материалов. (ИТПЭ ОИВТ РАН)

В совместной работе с японскими учёными (Университет г. Осака) в 2002-2003 годах изучен механизм действия допирующих добавок фуллерена, приводящий к тушению люминесценции и значительному увеличению квантового выхода образования свободных носителей заряда и являющийся важным, в частности для фотовольтаических преобразователей солнечной энергии в электрическую. Использование нового двухимпульсного лазерного метода, предложенного в ИНЭПХФ РАН, позволило разрешить во времени процесс образования свободных носителей заряда, измерить времена жизни предшествующих стадий в области пикосекунд и показать высокую эффективность разделения зарядов в допированных полимерах. Получены экспериментальные доказательства проявления поляронных пар в кинетике фотопроводимости в области пикосекунд, регистрируемой двухимпульсным лазерным методом.

В рамках диффузионной модели возбуждения одноатомного газа электронным ударом в электрическом поле большой напряженности удалось объяснить связь между дрейфовой скоростью избыточных электронов, скоростью возбуждения атомов и напряженностью электрического поля для инертных газов. Показано, что при напряженности электрического поля выше порога люминесценции неупругие соударения с атомами инертного газа становятся основным механизмом потерь энергии для электронов. Полученные закономерности хорошо описывают особенности электролюминесценции и электронного дрейфа в сильном электрическом поле в газообразном ксеноне. (ИНЭПХФ РАН)

Впервые выполнен комплекс широкомасштабных исследований свойств импульсных дуг мегаамперного диапазона в сверхплотных газовых средах (в водороде и воздухе). В результате измерений электрических и оптических характеристик дуг определены основные параметры плазмы в канале разряда и обнаружены новые физические явления, характерные для импульсных разрядов в водороде при начальной концентрации выше 1022 см -3. Главными из них являются: рост напряженности поля в канале разряда при увеличении начальной плотности газа и амплитуды разрядного тока, уменьшение диаметра канала дуги по мере роста давления окружающего газа, повышение температуры столба дуги ( до 30 эВ при амплитуде разрядного тока 250 - 300 кА). Результаты исследований излучательных характеристик дуги позволят создать источники ультрафиолетового и рентгеновского излучения с большим энергетическим выходом.

На основе исследований импульсных дуг мегаамперного диапазона создана конструкция гиперскоросного ускорителя сочетающего адиабатическое сжатие водорода с последующим дуговым нагревом, имеющая значительные преимущества по сравнению с другими типами ускорителей. Результаты исследований являются основой для создания новых типов мощных плазмотронов и на их базе новых технологий. (ИПЭФ РАН)

Впервые реализован сверхбыстрый механизм коммутации тока в полупроводниках на основе туннельно-ударного ионизационного фронта. При подаче на прибор, содержащий 20 последовательно соединенных кремниевых структур, обратного напряжения величиной 200 кВ за время 1 нс происходит заполнение структур плазмой и коммутация тока в нагрузку за время около 200 пс. Фронт импульса напряжения лежит в диапазоне 200-250 пс, а максимальные скорости роста тока и напряжения составляют 10 кА/нс и 500 кВ/нс соответственно. (ИЭФ УрО РАН)

Экология энергетики

Проведен комплекс исследований по сравнительной оценке экологических рисков. Сравнительный анализ последствий техногенного воздействия, обусловленного поступлением загрязняющих веществ (радиоактивных и химических) в окружающую среду с выбросами и сбросами предприятий ядерного топливного цикла и других отраслей экономики, позволил определить вклад предприятий атомной энергетики и промышленности в обострение экологической ситуации в районах их размещения. Выполнены оценки рисков для здоровья населения, как в региональном масштабе, так и в целом по России. Показано, что роль радиационного фактора среди других техногенных рисков пренебрежимо мала, а по ряду химических загрязнителей и по содержанию в атмосферном воздухе взвешенных частиц риски находятся на неприемлемо высоком уровне.

Для исследования аварийных выбросов на АЭС при высокоскоростном истечении газов с большим потоком плавучести разработан компьютерный код HeavyGas по анализу рассеивания газов с отличной от воздуха плотностью. В основу кода положена лагранжева стохастическая модель переноса, модифицированная с целью учета эффектов плавучести. При этом каждая пробная точка или элементарное облако получает свою плавучесть, которая вместе с турбулентной диффузией определяет ее траекторию. Модель позволяет в рамках единого алгоритма описать как начальную стадию, включающую любую нестационарную конвекцию при отличной от воздуха плотности выброса, так и дальнейшие фазы распространения в атмосфере. В России подобная модель создана впервые. (ИБРАЭ РАН)

Разработан метод генерации анион- и катион-радикалов неполярных молекул в электроспрейном ионном источнике (ИИ) масс-спектрометра и предложена оригинальная конструкция ИИ, которая позволяет эффективно анализировать фуллерены, эндометаллофуллерены и их производные, а также молекулярные комплексы с минимальной степенью фрагментации, реализуя процесс "мягкой" ионизации при масс-спектрометрическом изучении объектов.

Выявлена природа окисления диоксида серы в капельной фазе конвективного облака в нижней атмосфере. Найдено, что в дневное время течение этого процесса в фоновой атмосфере, т.е. в отсутствии в капельной влаге ионов переходных металлов, определяют в основном жидкофазные реакции. Впервые выявлен факт существования размерных эффектов в жидкофазных реакциях окисления естественных и антропогенных выбросов диоксида серы в облачных каплях. Наибольшая скорость этого процесса достигается в самых мелких каплях (≤1 мкм). Способность таких капель ускорять процесс обусловлена захватом из газа радикалов ОН и НО2, инициирующих цепное окисление SO2 → H2SO4. В каплях бóльших размеров цепная реакция вырождается из-за уменьшения потоков этих радикалов в объем капли, а динамика самоочищения атмосферы резко замедляется. (ИНЭПХФ РАН)

Общая энергетика

Завершен цикл исследований эффективных направлений энергетической политики России. Скоординированными усилиями институтов ОЭММПУ, ООН и ОНЗ создано методическое обеспечение и научное обоснование основных положений «Энергетической стратегии Российской Федерации на период до 2020 года», утвержденной Правительством РФ (постановление от 28 августа 2003 г.)

В рамках разработки Энергетической стратегии и для конкретизации ее положений выполнен ряд исследований по перспективам развития основных отраслей ТЭК России. Разработана «Стратегия развития ОАО «Газпром» в рамках Энергетической стратегии на период до 2020г. Научное обоснование концепции реформирования рынка газа». В рамках этого исследования сформирована производственно-инвестиционная стратегия развития газовой отрасли, обеспечивающая покрытие спроса на газ с оптимальным распределением инвестиционной нагрузки между основными производителями газа обоснован рациональный вариант реформирования рынка газа с учетом влияния изменения цены газа на темпы социально-экономического развития России, отраслей  газопроизводителей и жизненный уровень населения.

Разработаны «Сценарные условия функционирования электроэнергетики на 5 лет». Работа содержит методические рекомендации и численные оценки сценарных условий функционирования энергетики на период 2004-2008 гг.: планируемые темпы экономического развития страны, экспортно-импортные отношения с другими странами, ожидаемые структурные изменения и темпы реализации экономических реформ, требования Энергетической стратегии по структурным преобразованиям электроэнергетики и ТЭК и т.д. Сценарные условия развития электроэнергетики и Холдинга РАО «ЕЭС России» определены для двух вариантов экономического развития страны с учетом разных темпов роста внутреннего электропотребления и теплопотребления, разных цен топлива и предельных цен электроэнергии, приемлемых для обеспечения конкурентоспособности основных отраслей народного хозяйства. С учетом рекомендованных решений Правлением РАО «ЕЭС России» была выбрана наиболее предпочтительная инвестиционная стратегия Холдинга на 2004-2008 гг. (ИНЭИ РАН)

Развит методический инструментарий для оценки макроэкономических последствий изменения цен на энергоносители. Разработана и реализована на ПК имитационная модель (ИНТАР), позволяющая определять требуемую динамику тарифов, необходимую для обеспечения финансовыми ресурсами заданного развития электроэнергетики страны и отдельных энергетических компаний. При этом учитываются изменения условий эксплуатации (цены на топливо, нормы амортизации), технико-экономических показателей рассматриваемых типов электростанций (ТЭС на угле и газе, ПГУ, АЭС, ГЭС), налогов, условий кредитования, сроков строительства, имеющихся строительных заделов, возможностей модернизации существующих станций и других факторов. (ИСЭ СО РАН)

Установлена высокая эффективность технологических систем для бинарных ГеоЭС на основе сверхкритических термодинамических циклов. Показано что, наиболее эффективным является приближенный к «треугольному» сверхкритический цикл, при котором мощность энергоустановки возрастает до 30% по сравнению с докритическим циклом. (ИПГ ДНЦ РАН)

Проведены исследования и на их основе разработана концепция создания нового типа высокоэффективных станций для децентрализованной (локальной) энергетики. Обоснована целесообразность и эффективность создания систем и оборудования малой (локальной) децентрализованной энергетики для обеспечения энергетической безопасности путем устойчивого снабжения энергией потребителей различного назначения. (ОЭЭП РАН)



Скачать документ

Похожие документы:

  1. О т ч е т о деятельности российской академии наук

    Автореферат диссертации
    О Т Ч Е Т О ДЕЯТЕЛЬНОСТИРОССИЙСКОЙАКАДЕМИИНАУК в 2003 году Основные результаты в области естественных, технических, гуманитарных и общественных наук МОСКВА 2004 ...
  2. О т ч е т о деятельности российской академии наук (2)

    Отчет
    ... Т О ДЕЯТЕЛЬНОСТИРОССИЙСКОЙАКАДЕМИИНАУК в 2002 году Основные результаты в области естественных, технических, гуманитарных и общественных наук МОСКВА 2003 ... организации научной деятельности, принципов и практики организации Российскойакадемиинаук, а ...
  3. О т ч е т о деятельности российской академии наук (3)

    Отчет
    ... Т О ДЕЯТЕЛЬНОСТИРОССИЙСКОЙАКАДЕМИИНАУК в 2002 году Основные результаты в области естественных, технических, гуманитарных и общественных наук МОСКВА 2003 ... организации научной деятельности, принципов и практики организации Российскойакадемиинаук, а ...
  4. О Т Ч Е Т О ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК в 2001 году естественных технических гуманитарных и общественных наук

    Отчет
    О Т Ч Е Т О ДЕЯТЕЛЬНОСТИРОССИЙСКОЙАКАДЕМИИНАУК в 2001 году Основные результаты в области естественных, технических, гуманитарных и общественных наук МОСКВА 2002 ...
  5. О Т Ч Е Т О ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК в 2001 году естественных технических гуманитарных и общественных наук

    Отчет
    О Т Ч Е Т О ДЕЯТЕЛЬНОСТИРОССИЙСКОЙАКАДЕМИИНАУК в 2001 году Основные результаты в области естественных, технических, гуманитарных и общественных наук МОСКВА 2002 ...

Другие похожие документы..