Отчет ИВМ СО РАН за 2005 год

Гранты международных научных фондов

• Гранты международных научных фондов
• Грант Научного Совета НАТО NIG № 980525 — «Развитие Красноярской региональной телекоммуникационной сети образования и науки»
• Проект Tempus № JEP-24025–2003 — «Совместная Европейско-Сибирская распределенная лаборатория научных мультимедийных ресурсов»
• Грант Министерства науки, техники и культуры Бельгии для проведения в 2004–2005 годы совместных исследований течений тонких пленок в Центре микрогравитации Свободного университета г. Брюссель
• Грант Министерства науки, техники и культуры Бельгии для проведения совместных исследований на тему «Теоретическое исследование двойной диффузионной конвекции с учетом эффекта Соре» в Центре микрогравитации Свободного университета г. Брюссель.
• Научно-исследовательский проект INTAS (№ 04–80–6791) — «Fibrous composites toughened by nano-particles for aircraft structures».
• Совместный грант DААD и Министерства образования и науки РФ по программе «Михаил Ломоносов» № 325 для стажировки в Германии.
• Совместный грант Американского Фонда Гражданских Исследований и Развития и Министерства образования и науки РФ CRDF № KY-002-X1 «Фундаментальные основы экологизации образования и технологий»

Организации-исполнители:
ИВМ СО РАН, КГТУ, КрасГУ, СибГАУ

Соруководитель от ИВМ СО РАН:
чл.-корр. РАН В. В. Шайдуров

Получены технические условия на прокладку кабеля по городу в колодцах и каналах фирмы «Сибирь Телеком», заказан и выполнен проект, приобретен оптоволоконный кабель для укладки восточного фрагмента сети науки и высшей школы:

• здание «А» Красноярского государственного технического университета в центре города,
• Красноярская государственная академия музыки и театра,
• Красноярская государственная медицинская академия,
• Октябрьский мост через Енисей,
• Сибирский государственный аэрокосмический университет,
• Красноярский государственный университет цветных металлов и золота.

Оптоволокно уложено от здания А КГТУ до Октябрьского моста, остальная часть будет уложена после наступления положительных температур.

Рис. 25. Схема Красноярской оптоволоконной сети, связывающей институты Красноярского научного центра СО РАН и высшие учебные заведения.

(Лаборатория средств телекоммуникации и вычислительной техники)

Организации-исполнители:
ИВМ СО РАН, КГТУ

Ответственный исполнитель от Института:
член-корреспондент РАН В. В. Шайдуров.

Приобретен и введен в эксплуатацию новый библиотечный сервер электронных ресурсов с расширенным потоком доступа к обучающим ресурсам.

По проекту получено и освоено оборудование для чтения лекций и проведения их телетрансляций со смартдоской прямой проекции. Созданы пробные лекции по информатике с применением мультимедиаресурсов.

(Лаборатория средств телекоммуникации и вычислительной техники)

Руководитель:
д.ф.-м.н., проф. А. М. Франк

Разработан метод и программа расчета трехмерных течений жидких неизотермических пленок по криволинейной подложке. Для совместного решения уравнений энергии и Навье-Стокса с капиллярными силами используется метод частиц для несжимаемой жидкости. Проведены исследования устойчивости и возникновения вторичных режимов для течения пленки по нагретой горизонтальной трубе. Обнаружены новые, в сравнении с плоским случаем, режимы течения.

(Отдел вычислительных моделей в гидрофизике)

Руководитель:
к.ф.-м.н. И. И. Рыжков

Грант выделен в рамках программы Министерства науки, техники и культуры Бельгии по сотрудничеству исследовательских институтов Бельгии с квалифицированными учеными из стран Центральной и Восточной Европы. Проектом предусмотрено теоретическое исследование влияния различных параметров (коэффициентов диффузии и термодиффузии, чисел Релея, Прандтля) на развитие двойной диффузионной конвекции с учетом эффекта Соре и сравнение полученных результатов с обширным и уникальным экспериментальным материалом, имеющимся в Центре микрогравитиации (MRC ULB).

(Отдел дифференциальных уравнений механики)

Руководитель:
к.т.н. А. Е. Буров

С использованием метода конечных элементов (МКЭ) рассчитаны значения коэффициентов перегрузки волокон и матрицы для композита на основе эпоксидной матрицы ЭД-22, армированной углеродными волокнами УКН-П, при наличии микродефектов структуры: разрыв волокна и разрыв волокна с отслоением. Определены зависимости концентрации напряжений от геометрических параметров структуры материала и механических свойств компонентов композита. Установлено, что при отслоении в месте разрыва волокна возмущение напряжений распространяется на больший, чем в случае отсутствия отслоения, объем материала. При этом максимальные значения коэффициента перегрузки наблюдаются в области, прилегающей к вершине отслоения, а не в плоскости разрыва. Показано, что наличие небольших отслоений, длиной порядка 4 диаметров, не оказывает существенного влияния на значение коэффициентов перегрузки.

Определены границы применимости подходов линейной механики разрушения для оценки напряженно-деформируемого состояния (НДС) и разрушающих напряжений для волокнистого композита с трещиной. Установлено, что использование модели однородного ортотропного материала приводит к существенной ошибке при расчете параметров НДС для длин трещин l = 1-100 диаметра волокна.

Предложена модель процесса разрушения волокнистого композита, основанная на дискретизации структуры набором взаимосвязанных конечных элементов, каждый из которых обладает заданным законом деформирования и индивидуальными значениями предельных напряжений. В качестве структурных составляющих модели определены элементы волокна, матрицы, работающие только на растяжение (сжатие), и элементы, моделирующие сдвиговые деформации матрицы. Это позволяет учитывать большинство факторов, определяющих прочность композита, а перераспределение напряжений, возникающее после каждого элементарного разрушения, учитывается непосредственно при решении уравнений МКЭ, что позволяет моделировать их взаимодействие.

Основные публикации:

1. Буров А. Е., Кокшаров И. И., Москвичев В. В.
   Моделирование деформирования и разрушения полимерных волокнистых композитов // Тр. междунар. науч.-техн. конф. «Композиты — в народное хозяйство». — Барнаул: АлтГТУ. — 2005. — С. 69-71.

2. Федорова Е. Н., Гончаров В. М., Хоботкова Н. В., Буров А. Е.
   Напряженно-деформированное состояние однонаправленного композита при наличии микродефектов // Тр. междунар. науч.-техн. конф. «Композиты — в народное хозяйство». — Барнаул: АлтГТУ. — 2005. — С. 195–197.

(Отдел машиноведения)

Руководитель:
к.ф.-м.н. Е. С. Кирик

Cтажировка проходила в Высшей технической школе (Fachhochschule) города Ульм по специальности «Промышленная электроника» на факультете Электротехники и информационной техники.

Руководитель стажировки Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schroer. Под его руководством ведутся работы по созданию математической модели («виртуального» двойника) топливного элемента (ТЭ). Эта задача представляет интерес с точки зрения исследования и управления процессами, происходящими в ТЭ. Одной из задач управления является поддержка постоянного рабочего напряжения. Рабочее напряжение ТЭ при различных операционных условиях чувствительно к определенным переменным процесса. Точное определение операционных условий требует большого количества датчиков и является дорогостоящей процедурой, и, как следствие, не представляется возможным на серийных электростанциях, работающих на ТЭ. Поэтому одной из подзадач является задача идентификации падения напряжения в ТЭ в процессе работы и определение причин падения напряжения по возможно меньшему числу переменных процесса. Последняя задача была решена в рамках работы по гранту.

Основные публикации:

1. Kirik E. S., Jahn H. J., Schroer W.
   One approach for identification and classification of voltage drops in a fuel cell stack // Proc. of the IASTED Int. Conf. «Automation, Control, and Information Technology», ACTA Press. Anaheim. Calgary-Zurich. — 2005. — P. 277–281.

(Отдел дискретной математики)

Организации-исполнители:
ИВМ СО РАН, КрасГУ

Ответственный исполнитель от ИВМ СО РАН:
д.ф.-м.н., проф. В. М. Белолипецкий.

Работы по гранту выполняются совместно с Красноярским государственным университетом. За отчетный период разработана одномерная математическая модель для исследования температурного и солевого режимов слабопроточных водоемов.

(Отдел вычислительных моделей в гидрофизике)