План научно-исследовательских работ НИИ механики МГУ на 2009 год

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

• Исследование динамики высокоскоростного взаимодействия тел с жидкостью. Проведение экспериментов по входу в воду тел с конической головной частью под углом 45 градусов к свободной поверхности. Определение углов поворота и угловой скорости.
• Экспериментальное изучение автоколебательных режимов струйного течения с поддувом газа в область повышенного давления внутри сходящейся струи жидкости. Исследование зависимости уноса газа из каверны с отрицательным числом кавитации от генерации искусственных возмущений на границе и от наличия малых добавок поверхностноактивных веществ.
• Проведение систематических опытов на плоской модели прямоточного волнодвижителя с целью определения влияния на его эффективность параметров движителя и набегающих волн. Проведение теоретических оценок параметров прямоточного волнодвижителя, сравнение с экспериментом. Проведение сравнительных испытаний моделей судов с жесткими и гибкими волнодвижителями. Проведение отладки системы автономной навигации.
• По инициативной теме «Механика в проблемах стоматологии» провести эксперименты по определению коэффициентов продольной и вращательной жесткости крепления имплантатов в аналогах костной ткани.

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

• Разработка эффективной методики расчета трехмерных интенсивных турбулентных конвективных течений. Сопоставление двумерных и трехмерных расчетов. Разработка методов осреднения.
• Экспериментальное и теоретическое исследование трехмерных турбулентных неплоскопараллельных течений. Электризация течений.
• Исследование проблемы нелинейного взаимодействия возмущений и влияния начальных данных на процесс нелинейного развития рэлей-тейлоровской неустойчивости.

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

• Проведение экспериментов по изучению теплообмена при кипении двухслойной среды магнитная – немагнитная жидкость в постоянном и переменном, вертикальном и горизонтальном магнитном полях.
  Экспериментальное изучение движения паровых пузырьков, возникающих при кипении такой двухслойной среды.
  Проведение модельного эксперимента по изучению парогазовых пузырьков в изотермическом случае.
• Теоретическое и экспериментальное исследование поведения свободной поверхности намагничивающихся жидкостей и их конечных объемов в постоянных и переменных магнитных полях. Изучение поведения упругих магнитоэластиков в магнитных полях. Модернизация лабораторных установок, используемых в экспериментах.
• Изучение влияния магнитного поля с винтовыми силовыми линиями на капиллярную неустойчивость и распад цилиндрической пленки магнитной жидкости, покрывающей илиндрическое волокно из ненамагничивающегося материала.
  Построение математической модели длинноволнового приближения, физически адекватно описывающей развитие малых возмущений по равновесному состоянию пленки. Проведение с этой целью асимптотического анализа соответствующих краевых задач, поставленных в рамках системы уравнений феррогидродинамики.
• Продолжение теоретического исследования нагрева конечного объема магнитной жидкости в переменном магнитном поле. Решение задачи о распределении температуры внутри и вне неравновесно намагничивающегося слабопроводящего поляризующегося сферического тела, находящегося в неравновесно намагничивающейся слабопроводящей поляризующейся среде при наличии приложенного переменного магнитного поля и порожденного им вихревого электрического поля.
• Продолжение исследования процесса неравновесного намагничивания суспензии сферических магнитных частиц с "вмороженным" магнитным моментом.
• Развитие теории проводящих оболочек релятивистских магнитных астрофизических объектов, таких как ядра галактик, нейтронные звезды, черные дыры, а также проведение сравнения с наблюдательными данными.
• Исследование устойчивости электро и магнитоупругих сред и их фазовых переходов при переключениях внешнего поля.
• Математическое моделирование, решение задач, исследование свойств и сопоставление с экспериментальными данными в физике кубических жидких кристаллов.
• Исследование поведения смеси жидкости и плавящихся твердых частиц.
• Продолжение исследований по созданию магнитоконтрастных и магнитоуправляемых противоопухолевых нанопрепаратов на основе замещенных ферритов для МР-томографии и терапии онкологических заболеваний.

• Изучение образования периодических структур и коллоидных кристаллов малых размеров в тонких плоских слоях коллоидных растворов со сферическими магнитными наночастицами дисперсной фазы во внешнем электромагнитном поле. Определение структуры периодической решетки, поверхностного натяжения и формы малых двумерных кристаллов, образующихся под действием внешнего электромагнитного поля в тонких плоских слоях коллоидных растворов со сферическими магнитными частицами дисперсной фазы. Изучение зависимости формы кристаллов от напряженности поля, объемной концентрации частиц и электромагнитных свойств частиц и внешней среды.
• Исследование движения дисперсных сред, образованных анизотропно поляризующимися незаряженными частицами, взвешенными в непроводящей вязкой жидкости с учетом вращательного и поступательного движения (диэлектрофореза) частиц под действием электрических моментов и сил. Постановка и решение задачи о течении таких сред около заряженного вращающегося цилиндра, погруженного в жидкость. Исследование влияния анизотропии и вращения частиц на их диэлектрофорез, а также влияние диэлектрофореза и напряженности электрического поля на эффективную вязкость в рассматриваемом течении.
• Теоретическое исследование течений в магнитных эмульсиях, вызванных действием приложенного электрического поля и анализ влияния магнитного поля на эти течения. Определение зависимости от напряженности приложенного поля тензора скоростей деформации для течения, возникающего в разреженной эмульсии сферических капель слабопроводящей поляризующейся жидкости.
• Продолжение изучения ЭГД течений в капле слабопроводящей поляризующейся и намагничивающейся жидкости, окруженной несмешивающейся с ней слабопроводящей поляризующейся и намагничивающейся жидкостью, вызванных действием приложенного гармонически колеблющегося однородного электрического поля.
• Исследование электризации жидкости на начальном участке плоского канала в приложенном вдоль канала электрическом поле. Предполагается, что поверхностные электрохимические процессы идут только на ограниченной части стенок канала вблизи входа, при этом учитывается зависимость скорости поверхностной ионизации от напряженности поля. Цель исследования - выяснение характера распределения электрического заряда в поперечном сечении канала вдали от входного участка. Задача имеет отношение к разработке теоретических основ технологии электропрядения, т.е. вытягивания сверхтонких струй слабопроводящих жидкостей приложенными электрическими полями.
• Исследовании электровязких эффектов при течении слабопроводящих жидкостей в капиллярах.

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

• Экспериментальное и теоретическое исследование кинетики совместного протекания процессов колебательного возбуждения и диссоциации кислорода.
• Исследование воспламенения водородо-воздушных смесей в ударных волнах.
• Исследование эволюции углеродных наноструктур (фуллерены, нанотрубки и графены) под действием электронного пучка, включая их разрушение и полимеризацию.
• Исследование динамики молекулярных реакций в газовой фазе и при взаимодействии газа с поверхностью применительно к теплозащитным покрытиям космических аппаратов.
• Верификация теоретических моделей по неравновесной диссоциации двухатомных молекул на основе результатов молекулярно-динамических расчетов.
• Исследование процессов радиационно-химического разложения полициклических ароматических углеводородов в промышленных газах.
• Моделирование кинетики и анализ процессов в азоте с участием молекул и атомов в возбужденных электронных состояниях.
• Рассмотрение фундаментальных основ решения задач нанотехнологий в газовой среде на опыте разработки системы АВОГАДРО.
• Тестирование базы данных по константам скорости химических реакций в системе H-O.

• Новые методы интерпретации Алых метеоров.
• Малые метеороиды в околоземном космосе.

• Создание метода и программы решения полных уравнений вязкого ударного слоя (ВУС) с учетом скольжения и скачка температуры как на обтекаемой поверхности, так и на головной ударной волне для расширения и определения границ применимости континуальных моделей.
• Развитие и применение метода прямого статистического моделирования Монте-Карло для решения задач гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена и родственных задач микрогидродинамики.
• Создание гибридных методов решения задач гиперзвуковой аэродинамики и теплообмена на основе уравнений Навье-Стокса и кинетических уравнений Крука, S-модели и уравнения Больцмана.
• На основе экспериментов, выполненных на плазмотроне ВГУ-4 (ИПМ РАН), будет выполнено детальное сопоставление экспериментальных и расчетных данных по параметрам течений неравновесной плазмы и теплообмену 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 провести расчеты коэффициентов элементарных стадий рекомбинации атомов кислорода и азота на каталитической поверхности.
• Развитие динамического методa Монте-Карло применительно к описанию течения многокомпонентной, химически реагирующей смеси взаимодействующей с каталитической поверхностью и создан соответствующий вычислительный комплекс.
• Продолжить работу по моделированию разрушения метеороидов при входе с космической скоростью в атмосферы Земли и планет. Создать обоснованную модель «теплового взрыва» метеороидов.
• Продолжить исследования по теории построения эффективных определяющих соотношений вязкоупругих пористых материалов.

• Структура пространственных отрывных течений с теплоподводом и тепломассоподводом и их влияние на аэродинамическое сопротивление.
• Аэродинамика сверхзвуковых пространственных течений газа.
• Экспериментальные и теоретические исследования влияния различных воздействий (рельефная поверхность, сжимаемость газа, пористый вдув инородных газов и т.п.) на турбулентный тепломассообмен.

• Теоретическое исследование инициирования и распространения газовой детонации в каналах.
• Численное моделирование воспламенения сверхзвуковых потоков горючих смесей поверхностным СВЧ разрядом на основе глобальных моделей взаимодействия разряда с потоком.
• Численное моделирование процессов воспламенения и горения водородосодержащих смесей в каналах.
• Исследования тяговых характеристик моделей выходных устройств реактивных двигателей с кольцевым соплом на продуктах сгорания углеводородных топлив.

• Оценка влияния термической неравновесности на конвективный и радиационный теплообмен космического аппарата экспедиции возвращения на Марс.
• Изучение обтекания тел в условиях локализованного энерговклада в набегающий поток.
• Изучение нестационарного взаимодействия ударных волн с температурными неоднородностями различной конфигурации.
• Исследование отрыва сверхзвукового пограничного слоя на пластине в условиях локализованного энерговклада вблизи поверхности.
• Асимптотическое исследование трансзвуковых течений в окрестности профилей.

5. Газовая динамика и теплообмен (ПН – 05)

• Исследование взаимодействия сверхзвуковых потоков от двух сферических источников с учетом излучения.
• Аэродинамические характеристики моделей груз-тормозного устройства при гиперзвуковых скоростях обтекания.

• Исследование аэродинамических характеристик моделей перспективных спускаемых космических аппаратов при числах Маха 0.2–1.5 с переходом через скорость звука.
• Продолжение исследований влияния теплоподвода на течение в донной области и на аэродинамические характеристики осесимметричных тел в сверхзвуковом потоке.
• Проведение экспериментальных и численных исследований по влиянию разряда на структуру отрывных течений, возникающих при обтекании переднего и заднего уступов, определение влияния разряда на аэродинамические характеристики цилиндрических тел в диапазоне чисел Маха М = 1.5–3.0.
• Разработка технического задание на создание установки для моделирования влияния разряда на течение в сверхзвуковом сопле, а также на взаимодействие сверхзвуковой струи, истекающей из сопла, со спутным потоком газа.
• Продолжение поисковых исследований явления панельного акустического флаттера.
• Экспериментальные и численные исследования обтекания проницаемых тел на режимах запирания.

• Численное и физическое моделирование управления течениями с уловленным вихрем (по тематике проекта VortexСell2050). Апробация различных методов стабилизации течений в вихревых ячейках.
• Исследование вихревых механизмов формирования термогидравлических свойств поверхностных впадин и выступов с выявлением закономерных связей между местными вихревыми гидравлическими потерями и местной вихревой интенсификацией теплообмена.
• Исследование эффектов изменения формы препятствий из фильтрующихся сыпучих материалов при взаимодействии с потоком вязкой несжимаемой жидкости.
• Численное исследование нестационарных аэродинамических нагрузок при круговом движении системы крыловых профилей в идеальной и вязкой жидкостях с целью верификации феноменологических моделей взаимодействия твердого тела со сплошной средой.
• Численное решение сопряженных задач о тормозных и стабилизирующих свойствах аэродинамического маятника с шарнирным закреплением ветроприемной поверхности в приложении к анализу аэродинамики систем типа груз-парашют. Экспериментальная проверка расчетных результатов.
• Исследование влияния внешнего обтекания на течения в зазоре между телом и проницаемым экраном с целью создания методик расчета термогазодинамики вентилируемых фасадов высотных сооружений.
• Исследование нестационарного отрывного обтекания кругового цилиндра на основе решения различными численными методами двумерных уравнений Навье-Стокса с учетом вращательных, продольных и поперечных колебаний цилиндра, а также при наличии теплопередачи и элементов управления пограничным слоем при изменении числа Рейнольдса в диапазоне от 100 до 10000.

• В рамках основной задачи по решению фундаментальной проблемы, связанной исследованием процессов тепломассообмена в пограничных слоях сжимаемого газа на проницаемых поверхностях, целью очередного годичного этапа является рассмотрение различных способов управления пограничным слоем при организации тепловой защиты стенок высокотемпературных энергоустановок. Предполагается провести исследование сверхзвуковых течений газа над поверхностью стенки канала, содержащей как непроницаемые участки так и пористые участки, через которые может осуществляться отсос и вдув инородного газа.
• Проектирование и комплектация стенда для исследования протяженного (до 100 мм) силового (до 5 кА) электрического разряда в условиях атмосферы при наличии конвекции. Проведение наладочных экспериментов.
• Зондовая и спектральная диагностика распределения концентрации заряженных частиц в межэлектродном промежутке с синхронной регистрацией расположения измерительных зондов и конфигурации канала разряда.

6. Механика природных процессов (ПН -05)

• Продолжение исследований по математическому моделированию механических процессов в очаге сильного землетрясения и зональной сейсмичности (достижения критических по напряжениям состояний и разрушение горной породы в очаге, затраты энергии на излучение сейсмических волн и диссипацию в самом очаге, динамическая неустойчивость в критическом состоянии, термомеханические процессы в очаговой зоне.
• Математическое моделирование термомеханических процессов в областях субдукции литосферных плит Земли и разработка количественной теории вулканизма в таких областях.
• Продолжение исследований по астрофизике и космологии (количественное моделирование статики и динамики "черных дыр" процессов аккреции материи на центры гравитации, взрывных стадий эволюции звезд.
• Продолжение исследований по механике склоновых процессов и гляциологии.
• Исследование вопросов о математической природе процессов сознания, запоминания и узнавания.
• Исследование процессов устойчивости и неустойчивости в многопараметрических механических и физических системах.
• Продолжение исследований по смешанной тематике (проблемы механики спорта, электро-магнитно-механических процессов, синтез новых материалов, турбодетандерные комплексы и др.)

• Исследование влияние кинетики роста кристаллов, теплообмена и затвердевания магмы на стенках на динамику извержения.
• Исследование процессов диффузии при росте кристалла плагиоклаза из базальтового расплава.
• Исследование процессов в пористом пласте при прогреве его магмой, внедрившейся по трещине.
• Исследование остывания кимберлитовой трубки при взаимодействии с геотермальной системой.

7. Биомеханика (ПН – 02)

• Построение и анализ математической модели, позволяющей оценивать характер трахеальных шумов в процессе форсированного выдоха.
• Усовершенствование и исследование механической модели, совместно описывающей течение жидкости в глазу и деформацию его оболочки, с целью уточнения физического смысла диагностических показателей, получаемых при клинических измерениях.
• Математическое моделирование транспортно-ростовых процессов в тканях с различной механической структурой.
• Математическое моделирование механики саркомера, исследование устойчивости его симметричной конфигурации, изучение влияния различных факторов на конфигурацию саркомера при закритических нагрузках.

• Исследование структурных изменений в сокращающихся волокнах скелетной мышцы кролика в ответ на скачкообразные изменения температуры и деформации.
• Построение и исследование упрощенной кинетической модели мышечного сокращения.
• Исследования реологических свойств крови и ее форменных элементов при системных заболеваниях.
• Исследование математической природы запоминания, узнавания и сознания.

• Расчеты напряженно-деформированного состояния мягкой биологической ткани с включением при ее контактном взаимодействии с упругим индентором и разработка методов определения механических свойств неоднородностей.

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

• Исследование фазовых портретов в задачах о распространении упругих волн в цилиндрических волноводах при наличии смешанных граничных условий.
• Количественная оценка влияния различных значений параметров подкрепления на характер спектральных кривых более высоких порядков.

• 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.
• Исследование общей структуры решений нестационарных динамических задач термоупругости с учетом связанности полей деформаций и температуры.
• Математическое обоснование форм представления решений указанных задач с помощью интегрального преобразования Лапласа и последующего обращения трансформант.

• Выпуск методического пособия по моделированию воздействия ветра на сложные строительные сооружения.

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

• Анализ возможных обобщений численно-экспериментального метода СН-ЭВМ решения нелинейных краевых задач.
• Исследование устойчивости и форм закритического поведения упругих цилиндрических оболочек при совместном воздействии продольного усилия, крутящего момента и давления.
• Анализ деформаций в задачах поперечной и поперечно-винтовой прокатки.
• Физическое моделирование высокотемпературной ползучести на модельном материале (продолжение работы).
• Анализ применимости основных моделей сверхпластичности к описанию нестационарных процессов деформирования.
• Сравнение решений модельных задач в условиях плоской деформации по теории течения и теории малых упруго-пластических деформаций. Исследование границ применимости известного решения задачи Галина.
• Развитие методов решения плоских задач теории упругости для неоднородных тел.
• Аттестация существенно нелинейного определяющего соотношения для реологической среды.

• Исследование свободных и вынужденных колебаний защемленных по контуру трехслойных пластин и построение их амплитудно-частотных характеристик.
• Нелинейное деформирование и потеря устойчивости цилиндрических оболочек с малыми начальными неправильностями.
• Напряженно-деформированное состояние и устойчивость сжатых цилиндрических оболочек, ослабленных круглым отверстием.

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

• Ползучесть и длительная прочность металлов при переменном сложном напряженном состоянии.
• Осадка цилиндров при ползучести.
• Моделирование взаимодействия механорецептора с мягкой биологической тканью.
• Исследование структуры и свойств стеклокристаллических материалов после термической обработки.
• Решение осесимметричных задач быстрого нагрева с учетом физической нелинейности.

• Исследование деформирования и предельного состояния тел с учетом зависимости их свойств от условий нагружения и взаимосвязи сдвиговых и объемных деформаций.
• Экспериментальное исследование влияния уровня деформаций на аномальную зависимость от температуры вязкоупругих свойств полимерных композитов.

• Продолжение исследования дозовых зависимостей фазового состава, субструктуры и механических характеристик металлических и твердых сплавов и износостойких покрытий, облученных быстрыми электронами.
• Разработка модели, объясняющей механизм эффекта малых доз ионизирующих излучений.

• Экспериментальные исследования механических свойств огнеупорного бетона при высоких температурах.
• Разработка варианта теории ползучести, описывающей участок возрастающей скорости и экспериментальное определение функции повреждаемости.
• Разработка методик идентификации моделей нестабильных материалов.

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

• Исследование гравитационной конвекции разреженной суспензии в замкнутых двумерных объемах с наклонными стенками.
• Исследование течения жидкой пленки на внутренней поверхности воронкообразного каплеуловителя в условиях открытого космоса.
• Исследование задач взаимодействия солнечного ветра с локальной межзвездной средой в трехмерной постановке с учетом межзвездного магнитного поля.

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

• Исследование задач управления и динамики автономных мобильных колесных роботов.
• Изучение проблем стабилизации многозвенных маятниковых систем для управления движением шагающих аппаратов.
• Исследование методов импульсного управления электродвигателя постоянного тока.
• Исследование механизмов управления мехатронного гиростабилизированного подвеса для управления ориентацией видео/кино камеры в пространстве.
• Исследование механизмов управления тросовой системой для обеспечения перемещений объекта в трехмерном пространстве.
• Построение алгоритмов траекторного и коллективного управления движением мобильных роботов-футболистов.
• Исследование задач определения положения роботов на игровом поле с использованием системы технического зрения.

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

• Исследование управляемых движений ветроколеса с ротором-генератором на одном валу.
• Исследование режимов планирования системы спуска «плохообтекаемое тело + безынерционный парашют».
• Исследование режимов винтового торможения авторотирующего твердого тела.
• Исследование возможностей новой системы спуска авторотирующего тела в воздушной среде.

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

• Развитие методики исследования устойчивости линейных и нелинейных нестационарных систем.
• Исследование вопросов устойчивости и стабилизации стационарных движений для различных моделей неголономных систем.
• Исследование устойчивости стационарных движений некоторой механической системы (КА), содержащей деформируемые элементы.

• Исследование стабилизации статически неустойчивых систем параметрическим возбуждением.
• Анализ перехода от регулярной к хаотической динамике в колебательных механических системах.
• Анализ перехода от регулярной к хаотической динамике в колебательных механических системах.

15. Информатика защищенных систем (ПН - 01)

• Развитие информационно-вычислительного GRID-полигона путем расширения состава предоставляемых им прикладных сервисов и создания поддерживающих такие сервисы дистрибутивов программного обеспечения.
• Реализация новых и совершенствование существующих механизмов, моделей и алгоритмов, инструментальных средств на их основе для систем автоматизированного распараллеливания прикладных программ.
• Совершенствование архитектурно-технологических решений для создания доверенной аппаратно-программной платформы информационных систем органов государственного управления.
• Развитие математического и программного обеспечения систем управления данными, сосредоточенными в больших (корпоративных) и сверхбольших (Интернет) хранилищах, включая текстовую информацию и слабоструктурированные.
• Разработка новых и совершенствование уже существующих механизмов, формальных моделей и программных средств обеспечения безопасности информационно-вычислительных и телекоммуникационных ресурсов больших, сложноорганизованных систем.