Исследования

Увеличение эффективности и повышение ресурса безотказной работы и снижения риска возникновения опасных ситуаций энергетического оборудования невозможно без глубокого изучения таких физико-химических процессов, как аэрогидродинамика и тепломассоперенос в турбулентных течениях с интенсивными крупномасштабными вихревыми структурами, фазовыми превращениями и химическими реакциями. Основным направлением деятельности лаборатории являются теоретические и экспериментальные исследования турбулентных одно- и двухфазных течений, в том числе при наличии химических реакций (горения) и фазовых переходов (кавитация).

Проблема исследования механизмов горения в турбулентных потоках является одной из наиболее актуальных и сложных для современной физико-химической гидродинамики и различных отраслей промышленности, энергетики и транспортных систем, использующих сжигание топлива. Крупномасштабные вихревые структуры играют важную роль в процессе возникновения нестационарных режимов горения, для которых характерно значительное снижение эффективности процесса, увеличение вредных выбросов и повышается риск повреждения и разрушения оборудования. Проблемы кавитации и кавитационной эрозии относятся к одним из сложнейших фундаментальных задач современной гидродинамики. Взаимодействие вихревых структур с парогазовой дисперсной фазой является сложным нелинейным процессом, оказывающим существенное влияние на кавитационную эрозию элементов гидроагрегатов и в ряде случаев приводящее к возникновению нестационарных режимов и интенсивным пульсациям давления. 

В лаборатории проводятся фундаментальные и прикладные исследования термогазодинамических процессов и химического реагирования, имеющих место в различном энерготехнологическом оборудовании, включая камеры сгорания тепловых станций, газотурбинных установок, теплообменные аппараты, проточные тракты гидротурбин. Развиваются оптические методы диагностики, включая разработку, создание и внедрение лазерных систем диагностики потоков с высоким временным и пространственным разрешением. Методы определения локальной температуры и состава газа основаны на регистрации интенсивности лазерно-индуцированной флуоресценции (ЛИФ), рэлеевского (РР) и спонтанного комбинационного рассеяния (СКР) света. Для диагностики распределений температуры и концентрации в газожидкостных потоках используются методы, основанные на оптической интерферометрии и допплеровской анемометрии. Определение локальной скорости в потоках осуществляется с использованием лазерных допплеровских систем (ЛДИС) и методов анемометрии по изображениям частиц (PIV и PTV). Используются современные методы численного моделирования турбулентных двухфазных потоков включая распыл жидкости, перенос дисперсной фазы, фазовые превращения, смешение и химическое реагирование на основе эйлерово-лагранжевых методов, вихреразрешающих моделей турбулентности и детальной химической кинетики. На основе комплексных исследований получены новые фундаментальные результаты о сложной вихревой структуре потоков с закруткой, в том числе в условиях нестационарности, горения и многофазности.

 

  1. Моделирование одно- и двухфазных турбулентных течений
  2. Моделирование турбулентного горения
  3. Моделирование аэродинамики, тепломассопереноса и распространения частиц, аэрозолей и примесей в атмосферном пограничном слое
  4. Горение газгидратов природного газа