План научно-исследовательских работ НИИ механики МГУ на 2007 год

1. Гидродинамика высокоскоростных и нестационарных процессов (ПН - 07, КТ- 29)

• Исследование динамики высокоскоростного взаимодействия тел с жидкостью, высокоскоростной удар. Исследование условий сохранения траекторных параметров при входе в воду тел с конической головной частью под углом 45 к свободной поверхности.
• Исследование масштабных эффектов при уносе газа из вентилируемой каверны с отрицательным числом кавитации. Исследование возможности искусственного воздействия на развитие неустойчивости на границе каверны. Исследование влияния начальных возмущений на развитие неустойчивости Релея-Тейлора в ячейке Геле-Шоу.
• Проведение испытаний моделей судов с различными волнодвижителями с использованием буксировочной тележки, позволяющей регистрировать параметры волн, колебаний модели и волнодвижителя в подвижной системе координат. Отладка системы автоматической записи и обработки параметров эксперимента.
• По инициативной теме “Механика в проблемах стоматологии” провести исследования по протезированию на имплантатах. Определить смещения несъемных и съемных зубных протезов на естественных и искусственных опорах, а также опорах на слизистую оболочку протезного ложа.

2. Устойчивость гидродинамических течений и турбулентность (ПН – 07)

• Разработка методов расчета турбулентной конвекции при большой надкритичности.
• Проблема гидромагнитного динамо в средах с вращением.
• Исследование когерентных структур во вращающихся течениях.

3. Механика сред, взаимодействующих с электрическими и магнитными полями (ПН – 07)

• Экспериментальное изучение параметров капель магнитной жидкости, отрывающихся от горизонтальной плоской немагнитной поверхности в однородных горизонтальном и вертикальном постоянных и переменных магнитных полях различной интенсивности. Исследование неустойчивости их свободной поверхности.
• Изучение движения тонких слоев намагничивающейся жидкости в переменных во времени и пространстве магнитных полях. Изучение многослойных течений намагничивающихся жидкостей в магнитных полях. Создание с помощью магнитного поля расходных течений. Исследование поведения свободной поверхности намагничивающихся жидкостей в постоянных и переменных магнитных полях. Рассмотрение поведения конечных объемов жидкости в магнитных полях. Изучение упругих и магнитных свойств магнитоэластиков. Исследование возможности создания движителей на основе намагничивающихся жидкостей. Модернизация лабораторных установок, используемых в экспериментах.
• Исследование обтекания сферической частицы, движущейся в жидкости прямолинейно с переменной скоростью, и вычисление результирующей силы, действующей на частицу со стороны жидкости на базе уравнений Стокса, записанных для случая, когда в окрестности частицы в жидкости возникают локальные электровихревые течения под воздействием внешних нестационарных сил Лоренца.
• Исследование фильтрации магнитной жидкости сквозь мягкие пористые материалы. Развитие теории капиллярных и адсорбционных эффектов на границах пор и границах раздела жидкостей в магнитном поле. Решение задач о диффузии магнитной жидкости, удерживаемой магнитным полем.

• Исследование анизотропных поляризующихся дисперсных сред для случая частиц дисперсной фазы, обладающих постоянной составляющей дипольного момента, что характерно для макромолекулярных растворов крупных биологических молекул. Разработка эффективных методов определения макроскопических характеристик таких растворов (в том числе, концентрации различных сортов макромолекул в растворе).
• Изучение электрогидродинамических течений в капле слабопроводящей поляризующейся и намагничивающейся жидкости, окруженной несмешивающейся с ней слабопроводящей поляризующейся и намагничивающейся жидкостью, в приложенных однородных переменных электрическом и магнитном полях для случая малых деформаций капли.
• Исследование течений в магнитных эмульсиях, вызванных действием приложенного электрического поля и влияния магнитного поля на эти течения. Нахождение зависимости тензора скоростей деформации течения, которое возникает в разреженной эмульсии сферических капель слабопроводящей поляризующейся жидкости, от напряженности приложенного поля. Построение реологических соотношений для эмульсии. Решение задачи о течении, возникающем в эмульсии под действием приложенного электрического поля.
• Исследование явлений электризации при течениях диэлектрических жидкостей и слабоионизованных газовых смесей в каналах, стенки которых имеют переменные электрохимические свойства. Изучение эффектов электровязкости при электризации.
• Вычисление эффективной вязкости магнитных жидкостей и магнито-реологических суспензий на основе жидкостей с внутренним моментом количества движения. Определение эффективного тензора напряжений для суспензий магнитных частиц при умеренных и больших концентрациях.

4. Движение сплошных сред с физико-химическими превращениями (ПН – 07)

• Исследование возможности очистки отходящих газов промышленных предприятий от хлорированных органических соединений электронно-лучевым методом.
• Разработка метода описания неравновесных эффектов в кинетике химических реакций.
• Продолжение работ по изучению процесссов воспламенения, горения и детонации в кислородо-водородных смесях. Определение концентрационных пределов воспламенения и влияния состава реагентов.
• Измерение колебательной температуры кислорода за фронтом ударной волны в условиях термической и химической неравновесности.
• Создание новой версии базы данных химических реакций для описания горения в системе О-Н.
• Исследование процессов гетерогенной рекомбинации атомов на различных типах поверхностей методами молекулярной динамики.
• Моделирование процессов возбуждения и дезактивации электронных состояний молекул и электронно-колебательного энергообмена в кислородных смесях.
• Обеспечение издания третьего тома справочника “Физико-химические процессы в газовой динамике”.
• Создание макета Портала по физико-химической кинетике в газовой динамике с реализацией основных сервисов.

• Построение полуаналитических моделей фрагментации метеорных тел в атмосфере.
• Определение начальных масс метеорных тел по данным наблюдений.

• Континуальные модели аэротермодинамики в разреженных потоках газа.
• Освоение метода прямого статистического моделирования Монте-Карло для решения задач гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена в переходном режиме обтекания.
• Создание гибридного метода решения задач гиперзвуковой аэродинамики и тепло-обмена на основе уравнений Навье-Стокса и метода Монте-Карло.
• На основе экспериментов, выполненных на плазмотроне ВГУ-4 (ИПМ РАН), будет выполнено детальное сопоставление экспериментальных и расчетных данных по параметрам течений неравновесной плазмы и тепло-обмену при дозвуковых режимах работы установки, будут определены в разных условиях и сопоставлены эффективные вероятности гетерогенной рекомбинации атомов кислорода и азота на поверхностях образцов SiC.
• Методами молекулярной динамики будут проведены расчеты коэффициентов элементарных стадий рекомбинации атомов кислорода и азота на каталитической поверхности.
• Будет продолжено развитие динами-ческого методa Монте-Карло применительно к описанию течения многокомпонентной, химически реагирующей смеси взаимо-действующей с каталитической поверхностью и создан соответствующий вычислительный комплекс.

• Структура пространственных отрывных течений с тепломассоподводом и их влияние на аэродинамическое сопротивление.
• Аэрогазодинамика оптимальных пространственных тел и крыльев.
• Экспериментальное исследование влияния вихревых структур на процессы тепломассообмена и аналогию Рейнольдса в потоке сжимаемого газа.
• Исследование процессов тепломассообмена при вдуве инородного газа в сверхзвуковой пограничный слой.
• Теоретическое и экспериментальное исследование плоских и осесимметричных каналов и несущих тел нетрадиционной формы с безотрывным обтеканием.

• Исследование процессов инициирования и распространения волн детонации в плоских каналах и в цилиндрических трубах сложной формы, заполненных как водородно-воздушной смесью, так и смесями углеводородных топлив с окислителями при нормальных условиях, с учетом реальной кинетики протекающих химических реакций.
• Стабилизация волны детонации в сверх-звуковом потоке при ее инициировании электрическим разрядом.
• Численное исследование воспламенения и стабилизации горения горючих смесей в сверхзвуковом канале с каверной с помощью локального теплоподвода, моделирующего электрический разряд.
• Исследование процесса воспламенения водородо-кислородных смесей при термическом нагрева газа в направлении теоретического расчета времени задержки воспламенения, определяемого эмиссионным методом.
• Экспериментальное и теоретическое исследование концентрационных пределов воспламенения углеводородных горючих.
• Численное моделирование процессов воспламенения при воздействии импульсного лазерного излучения на разбавленные гелием или аргоном смеси водорода с кислородом.
• Разработка модели пульсирующего детонационного двигателя.

• Развитие вычислительной системы HIGHTEMP. Разработка структуры и создание первой версии базы данных по кинетике высокотемпературных термохимических процессов применительно к задачам входа космических аппаратов в атмосферы планет.
• Численное исследование влияния вариации термодинамической, транспортной, кинетической и радиационной моделей на расчетную величину конвективного и радиационного теплообмена при спуске в атмосфере Марса космического аппарата “экспедиции возвращения”.
• Продолжение исследований передних отрывных течений, формирующихся в результате воздействия на набегающий сверхзвуковой поток при помощи локального энерговклада в рамках модели невязкого газа (для тел различной геометрии, различных чисел Маха потока, различных режимов энерговклада).
• Разработка программы численного расчета обтекания тел вязким газом. Проведение расчетов для изучения влияния эффекта вязкости на динамику формирования и свойства передних отрывных течений при локальном энерговкладе в набегающий поток.
• Построение приближенных аналитических решений и расчет взаимодействия ударных волн с пространственными неоднородностями.
• Исследования по взаимодействию нестационарных ударных волн с объектами конечной длины при распределенном подводе энергии вблизи их поверхности.
• Модернизация экспериментальной установки “Ударная труба “Квадрат”. Разработка, изготовление, монтаж, тестирование оптической и электронной систем для обеспечения совместной работы скоростной камеры DICAM-Pro с работой экспериментальной установки. Монтаж и тестирование модернизированной системы напуска газовых смесей в камеру низкого давления ударной трубы. Монтаж и тестирование системы подготовки смесей рабочих газов для проведения экспериментов с химическими реакциями с фронтом ударной волны. Работа по профилактическому контролю пневматического клапана – основного узла ударной трубы “Квадрат”.
• Создание диагностического стенда.
• Исследование воздействия импульсного газового разряда на процессы распространения и взаимодействия ударных волн, влияния разряда на отражение ударных волн от поверхностей с малым углом наклона, распространение ударной волны по области разряда в отсутствие отражающих поверхностей, влияние разряда на процесс взаимодействия ударной волны с препятствием при минимальном энерговкладе в область разряда. Влияние газового разряда на процесс взаимодействия отраженной ударной волны с пограничным слоем.
• Влияние энерговклада в турбулентный пограничный слой на его отрыв на плоской стенке.
• Продолжить исследование нестационарных трансзвуковых свободно взаимодействующих потоков.

5. Газовая динамика и теплообмен (ПН – 05)

• Исследование аэродинамических характеристик систем торможения летательных аппаратов при сверхзвуковых режимах обтекания.
• Излучение области взаимодействия двух гиперзвуковых потоков от симметричных источников.

• Численное исследование влияния теплоподвода на донное сопротивление тел в сверхзвуковом потоке.
• Исследование ударно-волновой структуры предвестника в сверхзвуковых потоках с локализованной неоднородностью.
• Исследование влияния скользящего разряда на течение в пограничном слое и в прилегающей области. Разработка базы данных в ”Фундаментальные аспекты плазменной аэродинамики”.
• Экспериментальное исследование пульсаций давления на затупленном осесимметричном теле и на пластине перед истекающей струей.
• Поисковое экспериментальное исследование эффекта акустического флаттера пластины при взаимодействии со сверхзвуковым потоком.

• Численное и физическое моделирование обтекания тел с вихревыми ячейками (программа ВиЯ2050).
• Исследование механизмов самовращения пластин в потоке сплошной среды.
• Численное моделирование влияния эффектов вязкости в диффузорах нетрадиционной конфигурации и в центробежных насосах.
• Исследование нестационарных процессов обтекания парашюта.
• Постановка и исследование задачи динамики и аэрогидродинамики многозвенной волновой ветроприемной поверхности как единой сопряженной задачи.
• Разработка трехмерной модели для численного моделирования нагрузок на фасады высотного здания сложной конфигурации.

• Исследование процессов тепломассообмена на проницаемой поверхности при вдуве газа, отличного по плотности и температуре от газа набегающего турбулентного потока, с учетом процессов теплопроводности в материале стенки (сопряженная задача).
• Проведение совместного экспериментального исследования температурной и яркостной структуры необдуваемого дугового разряда.

6. Механика природных процессов (ПН -05)

• Математическое моделирование эволюции загрязняющих объемов жидкости в реках.
• Исследования по механике и физике “черных дыр” во Вселенной.
• Продолжение исследований по гляциологии и механике склоновых процессов.
• Продолжение исследований по электромеханике и моделированию сложных электромагнитно-механических процессов.
• Продолжение исследований по синтезу новых материалов.
• Исследование новой системы турбо-детандерных холодильных агрегатов.

• Моделирование течения в установке по фрагментации магмы.
• Развитие модели двумерного неизотермического течения магмы в канале вулкана для учета роста кристаллов и степенной реологии.
• Учет опережающего движения газа в модели распространения дайки из очага в упругих породах.
• Учет влияния силы тяжести на фильтрацию пароводяной смеси в геотермальном пласте.

7. Биомеханика (ПН – 02)

• Разработка теории тонографических методов исследования в офтальмологии и использования этих методов для определения параметров гидродинамики глаза в эксперименте.
• Анализ влияния повышенной плотности вдыхаемого воздуха на параметры форсированного выдоха.
• Разработка общей модели транспорта жидкости и роста в растительных тканях с учетом их клеточной структуры.
• Численное построение областей устойчивости движения по расписанию в рамках разрабатываемой теории взаимодействия пассажиров с транспортными потоками.
• Исследование с помощью рентгеновской дифракции высокого временного разрешения молекулярных движений в сокращающейся мышце кролика при ее растяжении и укорочении с постоянной скоростью; построение математической модели рентгенодифракционной диаграммы мышцы для количественной интерпретации экспериментальных данных.

• Построение структурной модели для количественного анализа дифракционных рентгенограмм сокращающихся мышц.
• Построение кинетической модели мышечного сокращения и проведение расчетов механических реакций мышечной клетки на различные воздействия; сопоставление результатов расчетов с опытными данными.
• Исследование изменения характера течения крови в организме под воздействием различных факторов.
• Исследование изменений реологических характеристик крови при некоторых патологиях.
• Продолжение исследований и компьютерное моделирование по биомеханике мышечного сокращения и гемодинамике.
• Исследование математической природы процессов сознания, запоминания и узнавания.

• Изучение свойств искусственного тактильного механорецептора и разработка алгоритмов обработки тактильной информации.
• Исследование моделей систем дистанционного медицинского мониторинга.
• Разработка приборов для реабилитационных технологий.

8. Динамические воздействия на сплошные среды и конструкции (ПН - 07)

• Спектральный анализ влияния подкрепления границы на форму и кинематику распространяющихся мод в окрестности особых точек инвариантных по отношению к изменению коэффициента Пуассона.
• Исследование сингулярных решений при наличии несвободных границ.

• Проведение работ по накоплению экспериментальных данных о нелинейной динамической деформации различных материалов.
• Создание виртуального стенда по сбору и обработке экспериментальных данных в режиме реального времени.

• Планируется получение значения коэффициентов давления на покрытия сложных геометрических форм наземной части центрального ядра Московского международного делового центра “Москва-Сити” в комплексе с окружающими зданиями, с выделением зон экстремальных ветровых нагрузок.

9. Механика упругопластических сред и конструкций (ПН – 07)

• Проведение экспериментов по ступенчатому нагружению титанового сплава в режиме СП на установке Zwick Z100 с зада-нием постоянной скорости логарифмической деформации на каждом этапе нагружения.
• Анализ переходных режимов деформирования сплавов в режиме сверх-пластичности при быстром изменении скорости деформации.
• Исследование модулированных форм собственных колебаний и закритического состояния многопараметрических механических систем (стержней, балок, пластин и оболочек).
• Развитие методов теории функций комплексного переменного и применение интегралов типа Коши в задачах деформирования тонких пластин.
• Численное исследование упруго-пластической задачи о циклическом нагружении пластины с круговым отверстием.
• Разработка и анализ определяющего соотношения для реологических процессов с известной историей нагружения. Моделирование ползучести и длительной прочности.
• Развитие экспериментально-вычислительных методов решения контактных задач при высокоскоростных процессах деформирования.
• Разработка основных принципов построения надежных алгоритмов решения динамических контактных задач и методологии верификационных экспериментов
• Построение вариантов теории течения с законами неизотропного упрочнения.

• Численное исследование нелинейных колебаний трехслойных пластин при различных граничных условиях и внешних воздействиях.
• Влияние малых неправильностей формы на устойчивость сжатых в осевом направлении круговых цилиндрических оболочек.
• Исследование устойчивости и закритического поведения круговых опертых цилиндрических оболочек при двухстороннем сжатии.
• Влияние круглого отверстия на напряженно-деформированное состояние и устойчивость сжатых цилиндрических оболочек.

10. Ползучесть, длительная и высокотемпературная прочность материалов и элементов конструкций (КТ- 22)

• Прогнозирование ползучести и длительной прочности металлов. Разработка теоретико-вероятностного моделирования процесса разрушения растягиваемых стержней при квазистатическом растяжении и в условиях ползучести.
• Осадка цилиндров при ползучести. Теоретический анализ осадки цилиндров различного поперечного сечения с учетом “бочкообразования”.
• Исследование фрикционных взаимодействий и управление процессами трения и изнашивания поверхностей.
• Исследование структуры и свойств материалов после воздействия лучей лазера и поверхностно активных веществ. Продолжение исследования изменений структуры и механических свойств стеклокристаллических материалов при действии лучей лазера. Продолжение исследования механизма и кинетики самопроизвольного диспергирования металлов под действием поверхностно активных веществ.
• Механика разрушения материалов лучами лазера. Проведение расчетов температурных полей и напряженно-деформированного состояния с учетом температурной зависимости теплофизических свойств материала и оплавления нагреваемой поверхности. Расчет остаточных напряжений и поврежденности в поверхностных слоях, подвергнутых лазерному воздействию.

• Продолжение экспериментального исследования аномального влияния температуры на релаксационные свойства полимерных композитов с эластомерной матрицей (ПКЭМ). Разработка модельных представлений для учета влияния аномального влияния температуры в определяющих соотношениях для ПКЭМ.
• Экспериментальное исследование влияния предварительного нагружения гидростатическим давлением воздуха на накопление кессонных повреждений в ПКЭМ.
• Апробация на базе публикуемых экспериментальных данных разработанной в Институте механики МГУ методики определения полного набора независимых упругих постоянных ортотропных композитов в опытах на одноосное растяжение. Методика учитывает фактическую неодноосность напряженно-деформированного состояния при растяжении в направлении, отличном от главного.

• Исследование дозовых зависимостей механических характеристик металлических и твердых сплавов, облученных быстрыми электронами.
• Определение критического размера субзерен в металлических и твердых сплавах.
• Исследование воздействия быстрых электронов на износостойкие покрытия.
• Исследование температурных зависимостей фазового состава и субструктуры в твердых сплавах и износостойких покрытиях.

• Экспериментальное исследование механических свойств биоактивного цемента.
• Модернизация экспериментальных установок.
• Проведение систематических опытов по исследованию малых деформаций резины протектора шины фирмы “Мишлен”.
• Разработка математической модели деформирования резины при малых деформациях.

11. Механика многокомпонентных и многофазных сплошных сред (КТ- 08)

• Исследование зон преимущественной аккумуляции инерционных частиц в потоках газа и жидкости при наличии гидродинамических особенностей (критических точек, областей концентрированной завихренности и др.).
• Исследование влияния дисперсной фазы на устойчивость плоскопараллельных дисперсных потоков и в задачах гравитационной конвекции суспензий.
• Развитие кинетико-континуальных моделей многокомпонентной плазмы применительно к задачам взаимодействия солнечного ветра с локальной межзвездной среды.

12. Проблемы управления движением мобильных роботов и мехатронные системы (ПН - 02, КТ- 21)

• Исследование задач управления движении автономными колесных роботов типа “Трикол”.
• Построение законов управления глобальными движениями многозвенных маятниковых систем для стабилизации неустойчивых положений равновесия “в большом”.
• Построение алгоритмов управления роботов с роликонесущими колесами и их экспериментальная проверка.
• Исследование управлением плоским продольным движением параплана.

13. Динамика твердого тела, взаимодействующего со средой (ПН - 07, КТ- 23)

• Определение характеристик рабочих режимов ветроэлектростанции (ВЭС) малой мощности.
• Оценка влияния форм и количества лопастей ветротурбины на выходные параметры ВЭС.

14. Методы качественного анализа, оценивания и управления нелинейными механическими системами (ПН - 07, КТ- 23)

• Исследование линейных нестационарных систем определенных классов. Анализ систем, близких к приводимым. Развитие методики исследования их устойчивости.
• Исследование вопросов стабилизации стационарных движений для различных моделей мехатронных систем.
• 14.1.3 Моделирование движения некоторых колесных экипажей.

• Исследование бифуркаций положений равновесия потенциальных систем с приложениями к задачам механики.
• Изучение неклассических решений в гиперболических системах с приложениями к динамике многофазовых сред.
• Исследование устойчивости и динамики колебательных механических систем, анализ перехода от регулярной к хаотической динамике.

15. Информатика защищенных систем (ПН - 01)

• Развитие информационно вычислительного CRID-полигона путем расширения состава участников, совершенствования используемых технологий и служб.
• Реализация новых механизмов, математических моделей и алгоритмов, инструментальных средств на их основе для систем автоматизированного распараллеливания прикладных программ.
• Использование архитектурно-технологических решений на основе CRID-подходов в составе государственных автоматизированных систем управления межведомственным информационным взаимодействием.
• Развитие математических моделей механизмов для эффективного вычисления запросов к базам слабоструктурированных данных с использованием материализованных представлений и при выборе оптимального набора таких представлений.
• Совершенствование моделей логического разграничения доступа на базе механизмов ядра Linux для дистрибутивов OC, востребованных на практике.
• Подготовка программных средств к постановке на баланс как нематериальных акт активов, включая участие в деятельности по совершенствованию методов оценки их стоимости и механизмов бухгалтерского сопровождения.