Исследования процессов и разработка научно-технических основ высокоинтенсивного теплообмена и гидродинамики в перспективных энергетических установках и аппаратах инновационных технологий

Представленные задачи относятся к классу проблем, выдвигаемых современными научными разработками и инженерной практикой. Охлаждение элементов современного энергетического оборудования вызывает потребность в отводе тепловых потоков очень высокой плотности (в несколько МВт на м2). Еще более жесткие условия выдвигает проблема охлаждения ракетных сопел. Схожие задачи возникают при охлаждении современных суперкомпьютеров. Разработка физических моделей процесса, методов расчета, опирающихся на надежные экспериментальные данные здесь очень важна. Весьма актуальной продолжает оставаться проблема преодоления термоэрозионного барьера, возникающего при прохождении летательными аппаратами, движущимися с большой скоростью, атмосферных слоев, содержащих твердые частицы различного размера и концентрации, а также жидкие капли (последний случай практически не исследован). Здесь ограничен как массив имеющихся опытных данных, так и недостаточна интерпретация наблюдаемых явлений. Существенно более точные экспериментальные данные по аэродинамике двухфазных (газ-твердые частицы, газ-капли) потоков составят необходимую базу данных для верификации расчетных методик по оценке возможностей преодоления (смягчения последствий прохождения) термоэрозионного барьера, что представляется чрезвычайно важным для разработки ракетно-космической техники. Многие аспекты парового взрыва еще далеки от полного физического понимания этого многопланового явления, в то же время потребность в таком понимании сохраняется – это необходимо для атомной энергетики, целлюлозной промышленности. Наночастицы и наноструктуры находят все более широкое применение в инновационных технологиях. Это нашло отражение в проводимых работах по поиску оптимальных режимов синтеза наночастиц переходных металлов и изучению образования облака наночастиц на поверхности металла при воздействии слабого лазерного излучения. Потребности в аморфных материалах (металлах) возрастают – они имеют ряд технических и технологических преимуществ перед кристаллическими материалам (например, предполагается, что металлогидриды в аморфной форме обладают повышенной способностью к накоплению водорода). Однако достаточно эффективные технологии их образования пока находятся в стадии начальных разработок. Исследуемый метод образования наночастиц под действием слабого лазерного излучения на расплав металла также имеет определенные технологические перспективы. Надежные опытные данные по распылу перегретой жидкости, данные по влиянию геометрии распыляющих устройств и методы расчета этого процесса важны для разработки аппаратов современной энергетики и контактного типа теплообменных аппаратов, широко применяемых в современных инновационных технологиях. Корректная методика расчета воздействия солнечного излучения на тепловые процессы в толще снегового покрова в районах Крайнего Севера крайне важна для решения ряда строительных проблем в условиях глобального потепления климата. Решение задач повышения энергоэффективности сильноточных плавильных установок в атомной отрасли и электрометаллургии, интенсификации перемешивания жидкого металла, управление процессом его кристаллизации в условиях воздействия крупномасштабных вихревых структур требуют проведения дополнительных исследований гидродинамической и тепловой структуры электровихревых течений, возникающих при пропускании электрического тока через электропроводящую жидкость.