План научно-исследовательских работ НИИ механики МГУ на 2010 год

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

• Ввести двухлучевую систему лазерного слежения за свободно летящей моделью при входе в воду с использованием пневмопушки.
• Провести экспериментальное и теоретическое изучение автоколебательных режимов струйного течения с образованием каверны с отрицательным числом кавитации. Определить области существования различных режимов автоко-лебаний. Исследовать влияние искусственных ос-цилляций давления в каверне на развитие неус-тойчивых структур на ее границе.
• С использованием для описания опрокидывания волн приближения типа Буссинеска второго порядка, учитывающего дисперсию, провести оценку силы тяги прямоточного волнодвижителя. Провести экспериментальные исследования различных моделей прямоточных волнодвижителей на гидроканале Института механики. Провести сравнение теории с экспериментом. Измерить силу тяги различных волнодвижителей.
• По инициативной теме «Механика в проблемах стоматологии» разработать методику измерения коэффициента продольной стабильности с помощью прибора Ostell mentor. Провести подготовку к клиническим измерениям коэффициента вращательной жесткости.

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

• Разработка методики прямого расчета турбулентных течений вдоль гладкой стенки при наличии продольного оребрения и поперечных осцилляций. Численное исследование зависимости теплоотдачи со дна каверны от структуры набегающего потока.
• Численное исследование устойчивости пространственных структур и периодических движений в трехмерном случае одно- и двухдиффузионной конвекции в плоском слое. Исследование переходных процессов при переменном коэффициенте теплового расширения в двумерном и трехмерном случае.
• Экспериментальное исследование влияния электризации слабопроводящей жидкости на развитие кавитации и тепловыделение.
• Изучение длинноволнового приближения неустойчивости ветровых волн.
• Проведение экспериментов и расчетов, направленных на изучение процесса выбора вторичных режимов течения под действием ускорения в широком сферическом слое.

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

• Изучение тонких жидких пленок с собственной намагниченностью во внешнем магнитном и гравитационном полях.
  Построение двумерных моделей сплошных сред с поверхностной намагниченностью для описания тонких пленок на границах раздела жидкостей в магнитном поле и исследование устойчивости поверхностей раздела во внешних магнитных и гравитационных полях.
• Исследование поведения свободной поверхности намагничивающихся жидкостей в постоянных и переменных магнитных полях.
  Рассмотрение поведения конечных объемов намагничивающихся сред в магнитных полях.
  Изучение поведения упругих магнито-эластиков в магнитных полях.
  Модернизация лабораторных установок, используемых в экспериментах.
• Продолжение исследования нагрева неравновесно намагничивающегося вещества в переменном магнитном поле с учетом возможности применения этого явления в онкологии. Изучение нагрева намагничивающегося тела произвольной формы вблизи критической температуры.
• Продолжение исследований по созданию магнитоконтрастных и магнитоуправляемых противоопухолевых нанопрепаратов на основе замещенных ферритов для МР–томографии и терапии онкологических заболеваний.
• Продолжение теоретического исследования процесса неравновесного намагничивания суспензии сферических магнитных частиц с «вмороженным» магнитным моментом. Исследование влияния вращательного броуновского движения частиц на частотную дисперсию магнитной восприимчивости.
• Исследование поведения смеси жидкости, плавящихся твердых частиц и пузырьков, поиск возможных приложений в технологии.
• Исследование устойчивости электро- и магнитоупругих сред и их фазовых переходов при переключениях внешнего магнитного поля.
• Развитие теории проводящих оболочек релятивистских магнитных астрофизических объектов, таких как ядра галактик, нейтронные звезды, белые и черные дыры, а также проведение сравнения с наблюдательными данными.
• Развитие методов решения задач механики сплошных сред с геометрическими связями, основанных на аффинной симметрии. Приложение этих методов к теории поэтапного разрушения материала как процесса увеличения материальной симметрии. Исследование диссипативной структуры фазовых переходов.
• Математическое моделирование, решение задач, исследование свойств и сопоставление с экспериментальными данными в физике кубических жидких кристаллов и фуллеренов.

• Построение двумерных моделей сплошных сред с поляризацией для описания поверхностных фаз на границах раздела жидкостей в электрическом поле и решение задач об устойчивости поверхностей раздела во внешних электрических и гравитационных полях.
• Исследование влияния горизонтального электрического поля на развитие рэлей-тейлоровской неустойчивости слоя однородного по своему составу изотермического жидкого диэлектрика, смачивающего обращенную вниз поверхность горизонтальной диэлектрической пластины. При этом снаружи жидкость граничит с покоящимся газом, а толщина слоя много меньше капиллярной постоянной рассматриваемой жидкости.
• Исследование реологических свойств эмульсий. Определение зависимости от частоты колебаний тензора скоростей деформаций вязкости эмульсии с малой объемной концентрацией дисперсной фазы. При этом дисперсная фаза эмульсии представляет собой сферические капли одинакового радиуса. Радиус капель настолько мал, а поверхностное натяжение межфазной границы настолько велико, что влиянием течения на форму капли пренебрегается.
• Изучение нестационарных течений в индукционных ЭГД насосах. Вывод системы уравнений, описывающей ЭГД насосы с цилиндрической конфигурацией канала и электрического поля. Нахождение ее аналитических решений. Определение динамических расходно-напорных характеристик данного вида индукционных насосов.
• Продолжение исследования электрогидродинамических моделей и методов диагностики поляризующихся дисперсных сред с анизотропными частицами дисперсной фазы. Такие модели необходимы для описания суспензий частиц полупроводников или коллоидных растворов макромолекул. Исследование воздействия электрического поля на движение векторов анизотропии дисперсных частиц, а также на поляризацию, среднюю анизотропию и эффективную вязкость среды при её неустановившихся течениях. Решение задачи о колебательном течении анизотропно поляризующейся дисперсной среды в узком зазоре в сильном поперечном электрическом поле. В результате планируется определить зависимость эффективной вязкости среды от частоты колебаний, напряженности поля и характеристик частиц дисперсной фазы.
• Продолжение исследований 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.
• Исследование электровязких эффектов при течении слабопроводящих жидкостей в капиллярах.
• Исследование влияния сильных электрических полей на процессы ионизации в высокотемпературных плотных смесях молекулярных газов.

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

• Построение газодинамической модели многотемпературного течения реагирующей газовой смеси.
• Исследование спектров излучения азота, кислорода и кислородно-азотных смесей за фронтом ударной волны при скоростях 3-7 км/с.
• Определение концентрационных пределов воспламенения в сверхзвуковом потоке водородо-кислородных смесей.
• Исследование возможности лазерного инициирования детонации в водородо-воздушных смесях в ударной трубе.
• Компьютерное моделирование процессов полимеризации и разрушения различных типов наноструктур на основе углерода под воздействием электронного пучка.
• Тестирование моделей констант скорости диссоциации по экспериментальным данным о распределении колебательной температуры диссоциирующего кислорода за фронтом ударной волны.
• Создание учебного пособия (монографии) «Физико-химические процессы в термически неравновесном газе».
• Проведение сравнительного анализа различных механизмов преобразования оксидов серы при электронно-лучевой очистке газов от вредных примесей.

• Моделировапние оптических процессов в метеорах.
• Разрушение метеорных тел в атмосфере под действием аэродинамических сил.

• Разработать численный метод решения уравнения Больцмана.
• Создать универсальный континуально-кинетический гибридный метод решения задач сверх- и гиперзвукового обтекания затупленных тел, основанный на сопряжении решений обобщенных уравнений ВУС и кинетических уравнений Крука и S-модели, а также в итоге метод сопряжения решений уравнений Навье-Стокса и Больцмана.
• В рамках уравнений Навье-Стокса с использованием однотемпературной химически неравновесной модели газовой среды будет продолжено численное исследование течений в подогревателе АДТ ВАТ-104 ЦАГИ для широкого диапазона параметров установки. Будут сопоставлены расчетные и экспериментальные данные по тепловым потокам к моделям и давлению торможения в потоке.
• Будет проведено сравнение результатов численных расчетов и экспериментов по течению недорасширенных струй плазмы СО2 в разрядном канале плазмотрона ВГУ-4 (ИПМ РАН) со звуковыми соплами и обтеканию ими цилиндрических моделей с плоским торцом. Будет определена эффективная вероятность рекомбинации атомов на медной охлаждаемой поверхности для широкого диапазона параметров работы установки.
• Исследование каталитических свойств материалов методами молекулярной динамики и квантовой механики.
• Расчет коэффициентов отражения и аккомодации энергии с учетом структуры поверхности на основе молекулярнодинмического моделирования.
• Продолжить работу по моделированию разрушения метеороидов при входе с космической скоростью в атмосферы Земли и планет. Создать обоснованную модель «теплового взрыва» метеороидов.
• Продолжить работу по моделированию нелинейно-упругих сплошных сред с усложненными физико-химическими свойствами.

• 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, вдув(отсос) инородных газов через проницаемую поверхность) на тепло- и массообмен в турбулентном пограничном слое.

• Исследование газовой детонации в открытом пространстве и в каналах различной формы.
• Исследование процессов воспламенения и горения в газовых средах.
• Изучение процессов, происходящих в трактах перспективных реактивных двигателей.

• Исследование обтекания тел вязким газом с учетом физико-химических превращений.
• Изучение методов управления сверхзвуковым обтеканием тел за счет локальных воздействий.
• Исследование распространения и взаимодействия ударных волн в газовых средах.
• Изучение трансзвуковых течений асимптотическими методами.

5. Газовая динамика и теплообмен (ПН – 05)

• Исследование радиационного теплообмена тела при его гиперзвуковом обтекании в следе за другим телом.

• Экспериментальное и численное изучение свойств одномодового панельного флаттера при трансзвуковом обтекании упругих пластин.
• Проектирование установки для моделирования влияния электрического разряда на течение в сверхзвуковом сопле и взаимодействие сверхзвуковой струи со спутным потоком газа.
• Проведение экспериментальных и численных исследований по изучению механизмов аэродинамического гистерезиса отрывных течений при сверхзвуковом обтекании осесимметричных тел с кольцевыми кавернами.
• Экспериментальные исследования аэродинамических характеристик моделей перспективных летательных аппаратов и их элементов при числах Маха 0.2 - 3.5 с переходом через скорость звука.

• Экспериментальное исследование явления автоотсоса при обтекании толстого крыла конечного размаха с вихревой ячейкой.
• Численное и экспериментальное исследование структуры и энергоэффективности течений при вихревой интенсификации теплообмена в окрестности впадин и выступов на плоской стенке.
• Верификация приближенных феноменологических моделей нестационарных нагрузок на твердое тело, движущееся в жидкости на основе решения сопряженных задач динамики и гидродинамики в точной постановке.
• Оптимизация тандемных компоновок вертикально-роторных ветроприемных устройств на основе численного моделирования и тестовых физических экспериментов.
• Разработка экспертной системы прогнозирования ветровых нагрузок на проницаемые экраны типа вентилируемых навесных фасадных систем высотных зданий.
• Развитие численных методов решения задач нестационарной термогидродинамики.

• Исследование течение в пограничном слое с отсосом через проницаемую стенку.
• Проектирование и комплектация стенда для исследования взаимодействия сильноточного электрического разряда с непроводящей стенкой.
• Зондовая и спектральная диагностика распределения концентрации заряженных частиц в межэлектродном промежутке с синхронной регистрацией расположения измерительных зондов и конфигурации канала разряда для разрядов с силой тока до 5000 А.

6. Механика природных процессов (ПН -05)

• Продолжение исследований по математическому моделированию механических процессов в очаге силного 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 звёзд.
• 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 совместного влияния вязкой диссипации, кристаллизации и теплообмена с окружающей средой на динамику извержения.
• Исследование влияния процессов многокомпонентной диффузии на состав кристалла плагиоклаза, растущего из магматического расплава.
• Исследование совместной фильтрации воды и углекислого газа в нагретой пористой среде с учетом фазовых переходов.

7. Биомеханика (ПН – 02)

• Обработка опытных данных, полученных при регистрации форсированного выдоха и трахеальных звуков.
• Выполнение расчетов на двухсегментной модели глазной оболочки, характеризуемой различными жесткостями склеры и роговицы, для установления соотношения между интегральными упругими константами, необходимыми для интерпретации различных офтальмологических измерительных процедур. Сопоставление теоретических результатов с экспериментом.
• Математическое моделирование гетерогенной ткани, составленной из компонентов с различными законами роста.
• Математическое моделирование нестационарных течений в растительной ткани.

• Исследование механических и структурных изменений в сокращающихся волокнах скелетной мышцы кролика в ответ на растяжение с различными скоростями деформации.
• Построение и исследование кинетических моделей мышечного сокращения.
• Исследование биомеханических свойств крови при мультифакторных заболеваниях и механизмов агрегации эритроцитов.
• Исследование математической природы запоминания, узнавания и сознания.

• Разработка алгоритмов идентификации параметров моделей биологических тканей при пальпации (контактном взаимодействии) с видеотактильным механорецептором.
• Разработка электронных модулей-агентов беспроводной сети. Исследование результатов работы беспроводной сети в реальных условиях.

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.
• Аттестация известных моделей динамической пластичности.
• Создание виртуального стенда по сбору и обработке экспериментальных данных в режиме реального времени.
• Исследование динамики неоднородных упругих тел.

• Подготовка страницы в Интернете, посвященной аэродинамическим установкам лаб.102.
• Проспект, посвященный трубе А-6.
• Модернизация трубы А-6.
• Отчет по модернизации А-6.

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

• Испытание титановых образцов в режиме сверхпластичности при немонотонном деформировании.
• Модернизация установки на сложное нагружение ZDMU-30. Методические испытания сплошных образцов до разрушения.
• Модификация нелинейного определяющего соотношения, описывающего одномерные реологические процессы с монотонной историей нагружения, с целью моделирования длительной прочности.
• Исследование влияния сжимаемости упругопластического материала на решения задач о плоской деформации (продолжение работы). Идентификация варианта теории малых упругопластических деформаций.
• Разработка теории эксперимента на сплошных цилиндрических образцах из сплавов с эффектом памяти формы.
• Исследование особенностей решений задач об устойчивости круговых пластин и оболочек при комбинированных нагрузках в рамках новой постановки (продолжение работы).
• Развитие вариантов определяющих соотношений для случая конечных деформаций.
• Исследование кинематики равноканального углового прессования на модельном материале.

• Исследование свободных и вынужденных линейных колебаний защемленных по контуру трехслойных пластин.
• Модификация алгоритма метода продолжения по параметру по результатам исследования закритического деформирования сжатых цилиндрических оболочек.
• Изучение несущей способности сжатых сферических оболочек, ослабленных круговым отверстием.

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

• Ползучесть и длительная прочность металлов при нестандартных программах сложного напряженного состояния.
• Осадка цилиндров при ползучести.
• Решение обратных контактных задач.
• Исследование структуры и микротвердости фитоситаллов.
• Решение осесимметричных задач быстрого нагрева с учетом физической нелинейности.

• Исследование напряженно-деформиро-ванного состояния и разрушения тел, проявляющих зависимость упругих характеристик и прочности от вида напряженного состояния.
• Проведение экспериментальных исследо-ваний особенностей механического поведения полимерных композитов с эластомерной матрицей при различных режимах нагружения и внешних условиях.

• Исследование изменений микротвердости сплавов ВК6 и ВК8 при облучении их быстрыми электронами и гамма-квантами.
• Исследование изменений параметров тонкой кристаллической структуры твердых сплавов ВК6 и ВК8 при облучении их быстрыми электронами и гамма-квантами.
• Исследование старения твердых сплавов ВК6 и ВК8, облученных быстрыми электронами и гамма-квантами.

• Экспериментальные исследования деградации огнеупорного бетона при высоких температурах.
• Разаботки обобщенной кинетической ползучести, описывающей участок возрастающей скорости и построение вариантов кинетического уравнения поврежденности.

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

• Исследование взаимодействия скачков уплотнения в запыленном газе и формирования волн с полной дисперсией.
• Исследование фокусировки инерционных частиц за ударными волнами, движущимися в узких каналах.
• Исследование стационарных и нестационарных режимов пленочного кипения на лобовой поверхности горячего затупленного тела, движущегося в жидкости.

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

• Исследование задач управления шагающими мобильными роботами по поверхности со сложным рельефом.
• Построение законов управления неустойчивыми робототехническими системами с двухколесными и одноколесными платформами.
• Исследование задач определения параметров ориентации и положения подвижного объекта с помощью установленных на нем инерциальных датчиков (трех акселерометров и трех датчиков угловой скорости) и видеокамеры.
• Исследование задач создания систем рекуперации механической энергии тяжелых транспортных средств на основе молекулярных суперконденсаторов и литий-ионных аккумуляторов.

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

• Оптимизация параметров функционирования малой ветроэнергетической установки.
• Исследование режимов винтового торможения в воздушной среде авторотирующего твердого тела.

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

• Исследование устойчивости, управляемости и наблюдаемости матричных линейных нестационарных систем (ЛНС) второго порядка, содержащих управляющие воздействия и измерения.
• Разработка алгоритмов стабилизации многомерных линейных систем второго порядка, необходимых при исследовании задач управления неголономными механическими системами.
• Исследование устойчивости стационарных движений механических систем, содержащих деформируемые элементы.

• Исследование устойчивости стационарных вращений механических систем. Задача о хула-хупе.
• Анализ перехода от регулярной к хаотической динамике в колебательных системах.
• Задачи об устойчивости сжатых и скрученных упругих стержней. Парадокс Николаи и связанные эффекты.
• Устойчивость стационарных волн фильтрационного горения

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.
• Развитие математического и программного обеспечения систем управления данными, сосредоточенными в больших (корпоративных) и сверхбольших (Интернет) хранилищах, включая текстовую информацию и слабоструктурированные данные.
• Разработка новых и совершенствование уже существующих механизмов, формальных моделей и программных средств обеспечения безопасности информационно-вычислительных и телекоммуникационных ресурсов больших, сложноорганизованных систем.