​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за апрель. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 57, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 4,494.

Фото: томография скаффолда на основе поликапролактона

 

Инженерная школа энергетики

Влияние потока высокотемпературного газа на зажигание частиц водоугольного топлива

Журнал: Combustion and Flame, (Q1, ИФ 4,494)

Гений Кузнецов, главный научный сотрудник, профессор НОЦ им. И.Н. Бутакова, Семен Сыродой, научный сотрудник НОЦ им. И.Н. Бутакова, Надежда Гутарева, доцент Школы базовой инженерной подготовки, Владимир Саломатов, главный научный сотрудник лаборатории радиационного теплообмена Института Теплофизики им. С.С. Кутателадзе (Новосибирск).

На настоящее время водоугольное топливо (ВУТ) является одним из самых перспективных для тепловых электростанций. Статья посвящена теоретическим исследованиям влияния процесса обтекания частицы водоугольного топлива потоком нагретого до высоких температур воздуха на характеристики и условия воспламенения.

В работе представлена новая математическая модель процесса воспламенения существенно неоднородной капли водоугольного топлива в потоке высокотемпературного окислителя. Разработанная авторами статьи математическая модель по уровню детализации основных процессов тепломассопереноса, протекающих совместно при воспламенении частиц водоугольного топлива, не имеет аналогов.

«По результатам математического моделирования установлено, что зона воспламенения частицы ВУТ при увеличении скорости потока смещается в область аэродинамического следа капли. При этом показано, что увеличение скорости обдувания частиц топлива приводит к удлинению всего индукционного периода», — отмечают авторы.

Результаты математического моделирования показали, что лучшим вариантом для стабильного воспламенения и горения капель водоугольного топлива может быть топочное устройство, состоящее из двух последовательных камер сгорания: в первой осуществляется термическая подготовка и воспламенение частицы; во второй — прямое сгорание топлива.

Инженерная школа природных ресурсов

Моделирование процесса сернокислотного алкилирования изобутана олефинами с учетом нестационарности процесса

Журнал: Catalysis Today, (Q1, ИФ 4,667)

Елена Ивашкина, профессор отделения химической инженерии, Ирэна Долганова, научный сотрудник отделения химической инженерии, Игорь Долганов, доцент отделения химической инженерии, Эмилия Иванчина, профессор отделения химической инженерии, Асем Нурмаканова, ТПУ, Александр Беккер, аспирант отделения химической инженерии.

«Процесс алкилирования изобутана олефинами занимает особое место в технологической цепочке производства высокооктановых бензинов, так как позволяет получать продукт с высоким октановым числом 96-98 пунктов по исследовательскому методу, практически нацело состоящий из ценных и экологически безопасных изопарафинов. Выполненные исследования были направлены на установление кинетических и термодинамических закономерностей промышленного процесса сернокислотного алкилирования изобутана олефинами», — говорят ученые.

 

При этом отличительной особенностью работы стали полученные закономерности по изменению активности применяемого в процессе катализатора (серной кислоты) в зависимости от степени ее загрязнения высокомолекулярными углеводородами. На основании результатов выполненных численных и экспериментальных исследований была создана оригинальная математическая модель реакторного процесса, обладающая высоким прогностическим потенциалом, пригодная для прогнозирования выхода, состава и октанового числа алкилата.

«С использованием разработанной нестационарной математической модели — цифрового двойника реального производства, определены оптимальные расходы свежего катализатора для двух различных составов перерабатываемого сырья. Оптимальные значения 2,8 и 2,4 м3/час вместо реальных 2,33 и 1,74 м3/час. Поддержание оптимальных расходов свежего катализатора позволяет снизить концентрацию высокомолекулярных углеводородов до 4 % мас. Это увеличивает концентрацию H2SO4 в реакторе и выход алкилбензина», — отмечается в статье.

Нестационарная математическая модель каталитического процесса гидродепарафинизации дизельного топлива

Журнал: Catalysis Today, (Q1, ИФ 4,667)

Наталия Белинская, научный сотрудник отделения химической инженерии, Евгения Францина, научный сотрудник отделения химической инженерии, Эмилия Иванчина, профессор отделения химической инженерии.

«Дизельное топливо — наиболее крупнотоннажный нефтепродукт нефтепереработки в России, значительная часть которого отправляется на экспорт. В то же время климатические условия РФ обуславливают большую потребность в высококачественных низкозастывающих дизельных топливах, которая обеспечивается менее чем наполовину. На ряде российских нефтеперерабатывающих предприятий введены в эксплуатацию установки гидродепарафинизации дизельного топлива, на которых из дизельной фракции и атмосферного газойля производится зимнее дизельное топливо с ультранизким содержанием серы. Однако остаются актуальными вопросы об увеличении ресурса сырья и катализатора, повышения выхода и качества получаемого дизельного топлива, в особенности его низкотемпературных свойств для возможности производства арктических топлив, оптимизации режима работы реакторов, снижения запаса по качеству и расхода дорогостоящих депрессорно-диспергирующих присадок», — поясняют ученые.

По мнению авторов статьи, для решения этих актуальных вопросов необходимо наличие прогностической модели для учета изменения углеводородного состава перерабатываемого сырья и активности катализатора. Это позволяет осуществлять выбор режима процесса гидродепарафинизации с целью улучшения низкотемпературных характеристик дизельного топлива, установить зависимости выхода дизельной фракции от температуры и расхода сырья на входе в реактор гидродепарафинизации, разработать способ определения оптимальных рецептур смешения дизельного топлива.

Выполненные исследования показали, что вследствие дезактивации катализатора оптимальная температура процесса изменяется от 350 °С до 361 °C и от 341 до 351 °C для различных составов сырья.

«Поддержание оптимальной температуры позволяет производить дизельное топливо с предельной температурой фильтруемости 26 °С (зимний сорт) с выходом 86 %», — говорится в статье.

Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности

Коррозия и высокотемпературное окисление в паре сплава Э110 и его сварных соединений, выполненных лазерной сваркой, после ионного облучения

Журнал: Corrosion Science, (Q1, ИФ 4,862)

Михаил Слободян, доцент отделения электронной инженерии ИШНКБ, Сергей Павлов, инженер Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов (ИШФВП), Геннадий Ремнев, ведущий научный сотрудник ИШФВП, заведующий научно-производственной лабораторией «Импульсно-пучковых, электроразрядных и плазменных технологий».

В настоящей работе была исследована стойкость против коррозии и высокотемпературного окисления стыковых соединений деталей из циркониевого сплава Э110 толщиной 0,5 мм, выполненных импульсной лазерной сваркой. Кроме того, сделана попытка улучшить их эксплуатационные свойства путем модифицирования поверхности импульсным ионным пучком.

«Облучение поверхности сварных швов на импульсном ионном ускорителе привело к формированию модифицированного слоя. Коррозионные испытания в автоклаве показали снижение коррозионной стойкости сварных швов. Модифицирование поверхности на импульсном ионном ускорителе не привело к ее повышению, однако выдержка образцов в автоклаве привела к полной релаксации структуры модифицированного слоя. После высокотемпературного окисления в паре слой prior-b не различается как между основным металлом и сварными швами для исследованных режимов, так и между необлученными и облученными образцами. Толщина a-слоя одинакова в сварных швах и основном металле, а также в необлученных и облученных образцах. Оксидный слой на сварных швах значительно толще, чем на основном металле. Во всех исследованных случаях привес облученных образцов незначительно выше, чем у необлученных», — отмечают авторы исследования.

Импульсная лазерная сварка сплава Э110

Журнал: Nuclear Engineering and Technology (Q1, ИФ 1,655)

Максим Ёлкин, Томский политехнический университет, Алексей Киселев, доцент отделения электронной инженерии, Михаил Слободян, доцент отделения электронной инженерии.

«При изготовлении тепловыделяющих элементов ядерных реакторов ВВЭР одним из перспективных направлений является замена электронно-лучевой сварки сплава Э110 (Zr-1%Nb) на лазерную технологию. Это избавит от необходимости использования вакуумной камеры и, соответственно, повысит эффективность процесса. В настоящей работе исследовано влияние энергетических параметров режима импульсной лазерной сварки при формировании модельных стыковых соединений листовых деталей из сплава Э110 толщиной 0,5 мм», — говорят о проблематике статьи исследователи.

На основании полученных результатов была определена их наиболее рациональная комбинация. Экспериментальные результаты показали, что предел прочности при статическом нагружении не может являться критерием оценки качества сварных соединений циркониевых сплавов.

Выявлено, что повышенные значения расхода защитного газа без применения специальных сопел с расширителями и рассекателями потока не позволяют в должной степени обеспечить защиту зоны сварки. Кроме того, в некоторых случаях способствуют формированию дефектов в виде подрезов и газовых полостей в металле сварного шва. Основной проблемой сварки явилось формирование на сварном шве поверхностных разветвленных микротрещин.

Исследовательская школа химических и биомедицинских технологий

Исследование биомиметических скаффолдов на основе поликапролактона, содержащих в своем составе микрочастицы силикат- и стронцийсодержащего гидроксиапатита для регенерации костной ткани

Журнал: European Polymer Journal, (Q1, ИФ 3,741)

Роман Сурменев, ведущий научный сотрудник научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы», Светлана Шкарина, инженер-исследователь научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы», Мария Сурменева, старший научный сотрудник научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы», Дина Сыромотина, ТПУ, Елизавета Мельник, ТПУ, Ирина Селезнева, Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Артем Ермаков, Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Sergei I., Ivlev, Университет Марбурга (Германия), Angelica Cecilia (индекс Хирша 23), Venera Weinhardt, Tilo Baumbach (индекс Хирша 34), Roman Shkarin, Технологический институт Карлсруэ (Германия), Tomaz Rijavec, Ales Lapanje (Индекс Хирша 15), Институт Йозефа Стефана (Словения), Марина Чайкина, Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН      .

В настоящее время существует значительная потребность в разработке новых биоматериалов для замещения утраченных или поврежденных участков костной ткани. В данной статье изложены новые результаты о свойствах композитных скаффолдов на основе поликапролактона (ПКЛ), полученных методом электроформования, содержащих микрочастицы механохимически синтезированного гидроксиапатита (ГA), силикат- или стронцийсодержащего ГА, а также агрегаты этих микрочастиц в полимерной матрице.

 

Выполнено комплексное исследование микроструктуры гибридных скаффолдов с использованием высокоразрешающего синхротронного источника АНКА (Карлсруэ, Германия) с применением метода микрокомпьютерной ламинографии, а также рентгеновской дифракции (XRD), растровой микроскопии и энергодисперсионного микроанализа, FTIR-спектроскопии.

«In vitro анализ взаимодействия клеток со скаффолдами показал значительное улучшение клеточной адгезии и пролиферации в случае гибридных ПКЛ каркасов с силикат- и Sr-содержащим ГA. Каркасы с Sr- и силикатсодержащим ГA оказали существенное влияние на экспрессию нескольких генов, участвующих в морфогенезе и транскрипции. Скаффолды с Sr-содержащим ГА усиливали экспрессию маркеров, характерных для первичного компонента внеклеточного матрикса, а каркасы с Sr-содержащими ГА способствовали минерализации клеток посредством увеличения секреции остеокальцина. Гибридные скаффолды с силикат- и стронцийсодержащими ГА микрочастицами показали наибольшую антибактериальную активность в отношении грамположительной бактерии Staphylococcus aureus по сравнению с немодифицированными каркасами PCL. Таким образом, на основании опубликованных в данной работе результатов исследований получены каркасы с Sr- или силикатсодержащими микрочастицами, которые являются более перспективными для практического использования по сравнению с каркасами в составе с не модифицированным ГА», — говорится в статье.

Школа базовой инженерной подготовки

Времяпролетные измерения с использованием жидкого радиатора в черенковском детекторе и возможное применение на Super-FRS и FAIR

Журнал: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, (Q2, ИФ 1,336)

Олег Богданов, доцент отделения математики и информатики ШБИП, Наталия Кузьминчук, Bernd Voss (индекс Хирша 28), Центр по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца (Дармштадт, Германия), Елена Рожкова, Томский политехнический университет, Christoph Scheidenberger (индекс Хирша 57), Гисенский университет (Германия).     

Разработан новый времяпролетный Черенковский детектор на основе жидкого радиатора (йодонафталин). Применение жидкого радиатора обусловлено возможностью проводить циркуляцию, что значительно уменьшит деградацию оптических характеристик мишени от воздействия релятивистских тяжелых ионов. Детектор был апробирован на пучках ионов ксенона в центре по изучению тяжелых ионов имени Гельмгольца, Германия.

 

Источники

Цитируемые ученые: зимнее топливо и скаффолды
Служба новостей ТПУ (news.tpu.ru), 28/05/2019

Похожие новости

  • 21/02/2019

    Российские и зарубежные ученые создали имплантаты, позволяющие костям быстрее срастаться

    ​Группа ученых из России, Германии и Словении повысили биологическую активность имплантов за счет нано- и микрочастиц кремния и стронция. После вживления такого импланта в организм костная ткань будет восстанавливаться быстрее, сообщила пресс-служба Министерства науки и высшего образования РФ.
    342
  • 28/06/2016

    3D-технологии завоевывают мир

    ​Вслед за автомобилями с автопилотом на дороги выходят самоуправляемые маршрутки. Первенцем новой концепции стал микроавтобус "Olli", созданный компанией Local Motors в сотрудничестве с IBM.  Как сообщает 3Dtoday, Local Motors наиболее известна в качестве первого производителя 3D-печатных автомобилей, а IBM предоставила необходимое аппаратное и программное обеспечение для интеграции 3D-печатного транспорта в облачный искусственный интеллект IBM Watson.
    2095
  • 14/03/2019

    Созданный в ТГУ «робот» помогает выбрать профессию через соцсеть

    ​Это приложение разработали доцент факультета психологии ТГУ Валерия Мацута, сотрудник Института человека цифровой эпохи ТГУ Артем Фещенко и представители компании Digital Human. В начале марта «Робот-профориентатор» дал рекомендации старшеклассникам во время главного профориентационного мероприятия весны – «Московского дня профориентации и карьеры».
    361
  • 18/01/2019

    Томская апирантка создала IT-программу для картирования загрязненных водоемов

    ​Молодая исследовательница Биологического института ТГУ Владислава Перминова при поддержке программы «УМНИК» Фонда содействия инновациям работает над созданием информационной системы для картирования нефтезагрязненных континентальных водоемов.
    838
  • 29/07/2019

    Технология томских ученых по очистке дна водоемов от нефти прошла госэкспертизу

    Технология "Аэрощуп", созданная учеными  Биологического института Томского госуниверситета (БИ ТГУ) для очистки донных отложений нефтезагрязненных водоемов, первой в России получила "знак качества" от экспертов Росприроднадзора, сообщила РИА Томск представительница пресс-службы вуза.
    240
  • 04/09/2017

    Томские ученые разработали новую программу «Медицина будущего»

    ​Ученые ТГУ и Института физики прочности и материаловедения СО РАН разработают новую комплексную программу для технологической платформы "Медицина будущего". Такое решение было принято на форуме "Армия-2017", в рамках которого прошел круглый стол об аддитивных технологиях в медицине.
    1788
  • 07/08/2017

    Магистрант ТПУ будет разрабатывать алгоритмы для работы с большими данными

    ​Абитуриент Томского политехнического университета Алексей Кульневич - выпускник Северного (Арктического) федерального университета имени имени М. В. Ломоносова (г. Архангельск) - стал победителем олимпиады "Прорыв".
    1256
  • 09/02/2016

    Как в ТПУ создают 3D-томографы для мышей и самолетов

    Томский политех (ТПУ) в День российской науки открыл Центр объемной реконструкции, где ученые будут создавать томографы для изучения самых маленьких объектов.Как, например, для мышей и пиропатронов, так и крупногабаритных - самолетных двигателей и крупных элементов.
    1883
  • 25/04/2017

    Молодые ученые обсудят в ТПУ Стратегию научно-технологического развития России

    ​В рамках форума молодых ученых U-NOVUS в Томском политехническом университете пройдет проектная сессия «Совместные инициативы молодых ученых и бизнес-сообщества как инструмент реализации целей Стратегии научно-технологического развития России и Национальной технологической инициативы».
    1245
  • 09/01/2017

    ТГУ создает 3D-фильм о раскопках курганов в тувинской Долине царей

    ​Сотрудники Томского госуниверситета (ТГУ) планируют в 2017 году выпустить фильм в 3D об археологических раскопках в тувинской Долине царей, сообщила РИА Томск завлабораторией "Артефакт" Ольга Зайцева.
    1407