Разработаны новые методы диагностики многокомпонентных газовых сред. На примере спектроскопической диагностики выхлопов авиационных двигателей продемонстрировано, что широкодиапазонный CO-лазер обладает существенно лучшими возможностями.
Разработаны новые методы модификации пористых материалов с применением сверхкритических сред и формирования и очистки пористых минерал-полимерных композитов с целью создания материалов для направленной регенерации костных тканей и имплантантов нового поколения. (ИПЛИТ РАН)
Впервые в отечественной практике созданы полностью автоматизированные установки плазмо-иммерсионной имплантации бора и фосфора для формирования сверхмелких р-п переходов с глубиной залегания от 100 до 10 нм и установка для плазмо-стимулированного осаждения сложных диэлектрических покрытий с эллипсометрическим контролем параметров осаждаемых слоев in situ и одновременным контролем состава плазмы методом оптической эмиссионной спектроскопии в диапазоне длин волн 400 – 820 нм.
Разработан томограф плазмы на основе эмиссионной спектроскопии, позволяющий проводить измерения 2D-распределения концентрации активных радикалов и ионов в плазмохимических реакторах микроэлектроники.
Впервые создан автономный источник ионов с радиально расходящимся пучком и распыляемой мишенью для осаждения пленок диэлектрических и композиционных материалов, включая магнитные. (ФТехнолИ РАН)
Разработана модель эффективного решения задач энергетики с использованием беспроводной передачи энергии на основе современных инфотелекоммуникационных систем. Работа направлена на комплексное исследование инженерных проблем создания энергетических систем, основанных на передаче энергии с помощью сфокусированных пучков электромагнитного излучения. (ЦИТП РАН)
Для мощных СВЧ-транзисторов на двухбарьерных двусторонне легированных Р-НЕМТ гетероструктурах разработаны: новая технология селективного травления гетероструктуры, позволившая почти на порядок увеличить однородность характеристик; операции формирования двойного заглубления затвора, позволяющие достичь рекордно высоких пробивных напряжений транзистора (до 30 В), что обеспечило реализацию с применением этой технологии высоких удельных мощностей (более 1 Вт/мм). (ИСВЧПЭ РАН)
Исследованы возможности создания плазмонных структур для формирования межслойных связей в нейропроцессорах, что позволило начать разработку и изготовление специальной измерительной аппаратуры - автоматизированной установки для исследования спектров поверхностного плазмонного резонанса, поляризационных и эллипсометрических характеристик наноструктур. (ИОНТ РАН)
Разработаны тонкопленочные лазеры с распределенной обратной связью. Изготовлен брэгговский резонатор с решеткой первого порядка на гетероструктурах InP/InGaAsP и GaAs/GaAlAs. Собран и тестирован одночастотный лазер, излучающий в диапазоне 1,5 мкм. (ИПЛИТ РАН)
Показано, что в асимметричной двойной квантовой яме возникает взаимодействие оптической и межподзонной ветвей 2D- плазменных колебаний, а также бесстолкновительное затухание оптических плазмонов при резонансе с межподзонным континуумом. При инверсии заселенностей подзон в области резонанса с межподзонным континуумом возможно усиление плазменных волн оптической ветви в диапазоне частот, определяемом плотностью 2D- электронного газа. Оценки проведены для 2D- газа на основе структуры AlGaAs/GaAs. (ИФП СО РАН)
ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ,
МАШИНОСТРОЕНИЯ, МЕХАНИКИ
И ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ
[Академик-секретарь Отделения академик В.Е. Фортов]
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 (pк = 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)