Научные результаты:
-
Экспериментально и численно исследован механизм образования затопленных струй при поверхностном и объемном вскипании жидкости около конца световода, через который проходит лазерное излучение. Показано, что взаимодействие схлопывающегося пузырька с торцом световода приводит к формированию горячей струи жидкости. Исследовано влияние параметров жидкости, геометрии световода и интенсивности лазерного излучения на скорость струи. Полученные результаты имеют важное значение для развития новых операционных медицинских технологий лазерного хирургического лечения широкого спектра распространенных заболеваний. Решена обратная задача (задача оптимального управления) для квазилинейной радиационно-кондуктивной модели теплопередачи эндовенозной лазерной абляции. Предложен итерационный алгоритм решения задачи оптимального управления и продемонстрирована его эффективность на численном примере.
-
В рамках совместных исследований распространения волн фито- и зоопланктона было численно исследовано распространение одномерных и двумерных волн популяций в рамках модели «хищник-жертва» с трофической функцией Ардити - Гинзбурга. Рассматривалось распространение популяционных волн добычи и хищника, а также распространение волн сосуществующих популяций. Моделирование показало, что даже в случае неустойчивого квазиравновесного состояния системы, которое устанавливается за фронтом бегущей волны, скорость распространения совместной волны заселения является четко определенной функцией. Вычисленная средняя скорость распространения ячеистого нестационарного волнового фронта определяется однозначно для заданного набора параметров задачи. Оценки скорости распространения волн получены как для случая плоских, так и для клеточных волновых фронтов популяций. Структура и скорость распространяющейся наружу круговой ячеистой волны исследуются для уточнения влияния локальной кривизны и масштабирования на динамику волны.
- Численно исследованы условия, определяющие возникновение хаотических или вращающихся динамических режимов при распространении пламени в узких цилиндрических образцах энергетических материалов в рамках двух моделей, различающихся описанием теплопотерь с поверхности образца. Показано, что основным фактором, определяющим волновую динамику, является толщина образца. В достаточно тонких образцах преобладает осесимметричный режим неустойчивости, а динамика пламени зависит от интенсивности теплопотерь. С увеличением их интенсивности автоколебательная динамика сначала трансформируется в хаотическую через удвоение периода каскада Фейгенбаума, а с дальнейшим увеличением тепловых потерь происходит динамическое затухание. Однако, если образец достаточно толстый, наиболее нестабильной модой является мода с ненулевым азимутальным волновым числом, что приводит к формированию вращающихся структур.
- Выполнено численное моделирование фильтрационного горения газов с детальным рассмотрением процессов горения и теплопереноса в пористой матрице, состоящей из однослойной упаковки твердых шаров. Для верификации численных результатов создана специальная горелка, позволяющая получить экспериментальные данные о процессах горения и температуре твердой фазы, происходящие в межпоровом пространстве. Результаты показывают, что распространение волны фильтрационного горения газов сопровождается колебаниями двух типов четко разделяющихся по частотам и амплитудам колебаний. Данные численных расчетов хорошо совпадают с экспериментальными данными по частотам и амплитудам колебаний пламени. Полученные результаты имеют важное значение для понимания детальных процессов горения газов в радиационных горелках с фильтрационным горением газов, которые разрабатываются для создания новых технологий в энергетике.
Внедрение результатов исследования:
- Результаты исследований в области фильтрационного горения с учетом радиационного теплопереноса нашли свое отражение при разработке опытного образца установки для совместного сжигания газа и угля, внедрение которой планируется на объектах энергетики Приморского края.
- Результаты экспериментальных и численных исследований физических основ лазерной хирургии нашли свое применение в медицинских технологиях лазерного хирургического лечения патологически измененных сосудов и кист.
Образование и переподготовка кадров:
Совместно с ДВФУ разработана и успешно внедрена в учебный процесс обновленная образовательная программа подготовки магистров по направлению «Прикладная математика».
Организационные и инфраструктурные преобразования:
Создана универсальная вычислительная платформа, которая позволяет эффективно моделировать динамическое поведение сложных реакционно-диффузионных систем с фазовыми переходами, такими как волны горения, границы раздела при кипении и конденсации жидкостей, фронты распространения биологических популяций и другие. Вычислительные возможности, созданные в рамках проекта в ИПМ ДВО РАН, позволят модернизировать существующую распределенную вычислительную среду Дальневосточного региона России.
Сотрудничество:
- Университет Тохоку (Япония): совместные исследования, публикации в ведущих международных научных журналах, участие в совместных научных проектах.
- Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук (Россия): совместные исследования, публикации в ведущих международных научных журналах, организация и проведение совместных научных мероприятий, участие в совместных проектах.
- Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук, Дальневосточный федеральный университет (Россия): совместные исследования, публикации в ведущих международных научных журналах.
- Владивостокский государственный университет (Россия): совместные исследования, публикации в ведущих международных научных журналах, организация и проведение совместных научных мероприятий.
