Междисциплинарный исследовательский комплекс аэрогидродинамики, машиностроения и энергетики, который инициирован в рамках проекта «Академгородок 2.0» несколькими ведущими академическими институтами Новосибирского научного центра СО РАН, поможет специалистам решать научные проблемы, связанные со всеми стихиями: воздухом, огнем, землей и водой. 

«Наш проект нацелен на обеспечение лидерства в области аэрокосмических технологий, прорывные решения в области энергетики и двигателестроения, разработку методов и средств, направленных на противодействие техногенным угрозам, получение новейших результатов в исследованиях Мирового океана. Все эти направления содержатся в приоритетах Стратегии научно-технологического развития России», — отмечает руководитель проекта, директор одного из институтов — инициаторов комплекса: Института теплофизики им. С.С Кутателадзе СО РАН член-корреспондент РАН Дмитрий Маркович Маркович.

Markovich_DM.jpg 

Особенность комплекса в том, что он, с одной стороны, будет являться центром коллективного пользования и научно-исследовательской инфраструктурой, работающей в интересах реального сектора экономики — высокотехнологичных отраслей промышленности, где нужно восполнять во многом исчерпанный к настоящему времени научно-технический задел. С другой стороны, центр станет базой для получения приоритетных фундаментальных результатов мирового уровня на стыке нескольких научных направлений: механики, аэродинамики, тепломассообмена, химической физики. На базе комплекса сибирские ученые планируют также расширять и интенсифицировать контакты как с партнерами внутри России, так и с широким спектром исследовательских организаций во всем мире. Если не говорить об оборонных приложениях, то международное взаимодействие с коллегами в области энергетики и машиностроения крайне необходимо — прорывы в этих областях достигаются только при условии широкой кооперации.

«Почему мы планируем создать отдельный комплекс, а не действовать в рамках существующих институтов? — говорит Дмитрий Маркович. — О тесной кооперации и взаимодействии на стыке наук я уже упомянул. Кроме того, очень важно то, что аналогов планируемых установок сейчас вообще нет в России и почти нет в мире. Все ключевые стенды будут иметь уникальные параметры, а этого нельзя достичь в рамках существующих в наших институтах ресурсов, мощностей, площадей и так далее. Конечно, у нас есть лабораторные установки очень высокого уровня, но по многим направлениям мы планируем создавать нечто новое. Крайне важно занять нишу мезомасштабов, промежуточных между лабораторными и промышленными — с одной стороны, а с другой — новые стенды должны быть исследовательскими, с высочайшим уровнем оснащения современным диагностическим оборудованием. Только такой подход позволит осуществить прорывы в важнейших технологических направлениях. Сейчас многие крупнейшие конструкторские бюро и машиностроительные предприятия имеют свою экспериментальную базу, но она является испытательной, а не исследовательской, и позволяет тестировать создаваемые технологии и машины сегодняшнего, а не завтрашнего дня».

Проект предполагает участие четырех институтов СО РАН: Института теплофизики, Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича, Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева и Института химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского.

 

Воздух

Если говорить об аэродинамических исследованиях, то ученые в числе нескольких уникальных установок планируют создать многорежимную климатическую аэродинамическую трубу. Она просто необходима сейчас для России, в частности для исследования процессов обледенения элементов летательных аппаратов — это важнейшая задача для обеспечения безопасности авиационного транспорта. Кроме того, предполагается построить две высокоэнтальпийные установки кратковременного и периодического действия — для изучения аэродинамики при сверхвысоких скоростях. «Эти крупные уникальные стенды — зона ответственности ИТПМ СО РАН (директор — член-корреспондент РАН Александр Николаевич Шиплюк), — комментирует Дмитрий Маркович. — Спектр задач для этих установок чрезвычайно широк: это и исследования аэродинамики возвращаемых летательных аппаратов в широком диапазоне чисел Маха (до 20), и исследования рабочего процесса и тягово-экономических характеристик перспективных схем высокоскоростных воздушно-реактивных двигателей с использованием газообразных и жидких горючих, и решение ряда других фундаментальных и прикладных задач гиперзвуковой аэротермогазодинамики при сочетании параметров, недостижимых в установках другого типа».

 

Огонь

Важнейшим блоком в будущем комплексе станет парк установок энергетической направленности. Дмитрий Маркович отмечает, что ученые планируют резко интенсифицировать работы по созданию нового научно-технического задела для различных энергетических отраслей. «В области атомной энергетики, где Россия традиционно является мировым лидером, тем не менее перед нашей страной стоят новые вызовы. Атомная индустрия подошла к рубежу создания нового поколения реакторов — на быстрых нейтронах. Это совершенно новая физика, малоизученная теплогидравлика в системах с жидкометаллическими теплоносителями. Важность этого направления очевидна: такие реакторы являются гораздо более безопасными и в будущем заменят традиционные схемы, тем более что срок эксплуатации многих атомных станций весьма значителен», — говорит ученый.

Что касается традиционной углеводородной энергетики, то России необходимо предпринять серьезные усилия, не просто догнать другие страны (что иногда приходится делать), но и закрепиться на лидерских позициях. Стратегическим направлением здесь является переход к парогазовым установкам, позволяющим на 15—20 % поднять КПД тепловых электростанций. Ведь если представить, что хотя бы часть тепловой генерации в нашей стране перейдет на парогазовый цикл с соответствующим повышением коэффициента полезного действия, экономический эффект составит сотни миллиардов рублей в год.  «Ключевая задача здесь — создание нового поколения отечественных газовых турбин, — говорит Дмитрий Маркович. — В этом направлении ИТ СО РАН и институты — партнеры по проектируемому центру давно сотрудничают с ведущими машиностроительными организациями». 

Одной из важнейших задач на сегодняшний день является изучение процессов горения — весь мир ищет пути повышения эффективности сжигания топлива и улучшения экологических характеристик. В создаваемом центре ученые планируют построить комплекс высокотемпературных стендов для моделирования процессов горения топлива в камерах сгорания перспективных энергетических и транспортных газотурбинных установок». 

Блок, связанный с изучением процессов горения и детонации в различных условиях и для различных приложений, будет создаваться силами всех четырех институтов. За отработку научных основ новых детонационных технологий сжигания газообразных и жидких горючих в кольцевых камерах сгорания отвечает Институт гидродинамики СО РАН (директор — профессор РАН, доктор физико-математических наук Сергей Валерьевич Головин). Также ИГиЛ совместно с ИХКиГ СО РАН (директор — доктор физико-математических наук Андрей Александрович Онищук) являются инициаторами направления по задачам взрывобезопасности при работе на объектах с горючими газовыми и гетерогенными системами, в том числе крупномасштабных типа шахт, тоннелей, газопроводов, АЭС. Поиск фундаментальных основ и разработка рабочего процесса в трактах сверхзвуковых камер сгорания для гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей будет осуществляться на экспериментальной базе, создаваемой силами ИТПМ СО РАН. Горение твердых топлив в различных приложениях — от энергетики до обороны — предполагается исследовать на стендах, проектируемых ИТ и ИХКиГ.

«Наши институты тесно взаимодействуют с предприятиями авиационного двигателестроения, — дополняет Дмитрий Маркович. — Аэродинамика, горение, теплообмен, новые материалы — все эти направления нуждаются в создании новой научной базы, которая обеспечила бы опережающее развитие отечественной гражданской и военной авиации на десятилетия вперед. Мы ожидаем резкого увеличения объема прикладных исследований в этом направлении на базе создаваемого междисциплинарного  комплекса».

 

Земля и вода

Отдельный блок проектируемого комплекса посвящен геофизической гидродинамике, включающей задачи гидродинамики и теплообмена неньютоновских жидкостей, суспензий, пен в каналах, трубах, пористых материалах и трещинах. «Это очень важно для нефтедобывающей отрасли, и комплекс стендов, который планируется к реализации силами ИГиЛ и ИТ СО РАН, станет комплементарным для проектируемого в рамках развития новосибирского Академгородка ТРИЗ-центра», — поясняет Дмитрий Маркович.

Крупномасштабный стенд для изучения течений в стратифицированной и вращающейся жидкости «Академ-Кориолис» станет одной из разрабатываемых Институтом гидродинамики установок, создаваемых в рамках блока геофизической гидродинамики. Этот стенд будет обладать уникальной совокупностью параметров с рекордным диапазоном глубин. На его основе может быть существенно расширена внутрироссийская кооперация, в том числе по решению прикладных задач по экологии морских и прибрежных вод, тестированию программных комплексов расчетов морских течений, выполнению заказов Министерства обороны РФ. Важную роль «Академ-Кориолис» сыграет и для международного научного сотрудничества — сибирские ученые ожидают притока специалистов высшего мирового уровня для выполнения экспериментов в рамках совместных проектов.

«Вообще, гидродинамический блок планируется в нашем междисциплинарном комплексе достаточно крупным. Для приложений гидроэнергетики и водного транспорта мы планируем создать комплекс исследовательских крупномасштабных кавитационных и высоконапорных установок. Эти стенды позволят не только формировать верификационную базу для отладки и тестирования интенсивно развивающихся математических моделей, но и получать принципиально новую физическую информацию о нестационарных явлениях, фазовых переходах, гидроакустических процессах, происходящих в природных и технических  гидравлических системах», — рассказывает Дмитрий Маркович.

В завершение ученый еще раз отмечает важнейшую особенность проекта: дуализм фундаментальных и прикладных исследований. «Среди наших партнеров из реального сектора — госкорпорации Роскосмос, Росатом, крупнейшие объединения "Силовые машины", ПАО "НК "Роснефть", ПАО "Газпром", АО "Объединенная авиастроительная корпорация", АО "Объединенная двигателестроительная корпорация" и многие другие. Мы уже сейчас чувствуем их заинтересованность в создании междисциплинарного комплекса, имеем подтверждение намерений заказывать ориентированные научные исследования на многие годы вперед. Надеюсь также, что новый комплекс станет аттрактором для строительства пояса инжиниринговых центров таких корпораций в окрестностях новосибирского Академгородка, — подчеркивает директор ИТ СО РАН. — Наконец, самое главное — ничего не будет происходить, если мы не будем обеспечены научными кадрами высочайшей квалификации. Для нас их источник очевиден — ведущие вузы Сибири и всей страны. В Новосибирске это прежде всего Новосибирский государственный университет и Новосибирский государственный технический университет, на кафедрах которых мы совместно готовим необходимых нам специалистов. Так что интенсивный приток молодежи нам обеспечен, а значит — у нас большое будущее».

«Наука в Сибири»

Фото Александры Федосеевой

Источники

Один комплекс и четыре стихии
Наука в Сибири (sbras.info), 24/08/2018

Похожие новости

  • 25/07/2016

    Сибирская наука на службе авиации России

    ​На XVIII Международной конференции по методам аэрофизических исследований ICMAR 2016, прошедшей в Перми, ученые со всей России представили и обсудили разработки, призванные вывести отечественную авиацию на новый уровень.
    1755
  • 07/09/2017

    Юбилей ИГиЛ СО РАН собрал научный форум

    В новосибирском Академгородке проходит Всероссийская конференция с международным участием «Современные проблемы механики сплошных сред и физики взрыва», посвященная 60-летию Института гидродинамики им.
    1042
  • 21/09/2018

    В Новосибирске построят «Междисциплинарный исследовательский комплекс по аэрогидродинамике, машиностроению и энергетике»

    В рамках проекта «Академгородок 2.0» сибирские ученые предлагают построить центр коллективного пользования «Междисциплинарный исследовательский комплекс по аэрогидродинамике, машиностроению и энергетике».
    90
  • 29/08/2018

    В Новосибирске собираются построить аэродинамическую трубу для изучения обледенения самолетов

    ​Аэродинамическую трубу для изучения процессов обледенения при взлете и посадке самолетов планируется построить в новосибирском Академгородке, сообщил агентству "Интерфакс-Сибирь" научный руководитель Института теоретической и прикладной механики им.
    159
  • 16/05/2018

    В Новосибирске состоялась пресс-конференция, посвященная продвижению крупных научно-производственных проектов Сибирского отделения РАН

    В Новосибирске в одиннадцатый раз стартовали городские Дни науки. В этом году они проходят под лозунгом «Новосибирск – научная столица России» (именно такое определение городу дал президент страны во время посещения Академгородка в феврале этого года).
    361
  • 03/02/2018

    Ученые новосибирского Академгородка представили новейшие достижения СО РАН

    ​​Перед Днем российской науки-2018 три крупнейших института СО РАН – Институт ядерной физики им. Будкера, Институт химической биологии и фундаментальной медицины и Институт гидродинамики им. Лаврентьева  – открыли свои двери для посетителей.
    1016
  • 19/09/2016

    Как рождаются новые научные подходы

    ​В конце 1980-х годов директор Института теплофизики СО РАН академик Владимир Накоряков организовал три молодежные лаборатории, завлабами в которых стали свежеиспеченные кандидаты наук в возрасте до 32 лет.
    1264
  • 31/05/2016

    Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

    ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.
    1697
  • 20/05/2016

    Сибирский биофизик разработал компьютерную программу для оптических исследований межзвёздной пыли и клеток крови

    Биофизик Новосибирского государственного университета Максим Юркин занимается развитием метода дискретных диполей.  На его основе учёный разработал универсальную компьютерную программу ADDA, одним из приложений которой является моделирование светорассеяния биологическими клетками (в частности, клетками крови человека и бактериями).
    1738
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    1798