Научная деятельность
Научная деятельность
Отделение Машиностроения, морской техники и транспорта активно занимается научной деятельностью.
Преподаватели направления транспортных машин и транспортно-технических процессов проводят технические экспертизы и дают заключения в областях проектирования и эксплуатации подъемно- транспортных, строительных и дорожных машин, организации международных и внутренних автомобильных перевозок, безопасности дорожного движения.
В 2015-2017 годах, были выполнены работы по гранту Российского научного фонда «Влияние твердых частиц выхлопных газов на биоценоз современного города в эксперименте».
Результаты исследований опубликованы в ведущих научных изданиях ВАК и SCOPUS. Стоит отметить, они оказались во многом неожиданными для экологов: выяснилось, что наибольший вред экологии причиняют не столько старые транспортные средства, сколько совершенно новые, только что с конвейера. Оказывается, в процессе так называемой «приработки» движущихся частей нового двигателя, вместе с выхлопными газами в окружающую среду попадает значительное количество микроскопических частиц материалов, из которых этот двигатель изготовлен.
В научно-исследовательской деятельности активное участие принимают студенты. Студенты и преподаватели регулярно участвуют в международных и межвузовских конференциях, конкурсах выпускных квалификационных работ, занимая призовые места. Результаты исследований отражены в публикациях, в том числе в рецензируемых научных изданиях и изданиях, входящих в международные реферативные базы (Scopus, Web of Science)
Основные научные направления:
- повышение качества транспортного обслуживания пассажиров;
- повышение эффективности грузовых перевозок;
- повышение безопасности дорожного движения в регионе;
- воздействие транспорта на окружающую среду.
Фундаментальные: Моделирование структурно-деформационных изменений в композиционных материалах на основе стекол.
Прикладные: Математическое и компьютерное моделирование распространения зон загрязнения взвесью и другими примесями на
акватории Японского моря
Экспериментальные разработки: Создание прочных корпусов глубоководных аппаратов на основе стеклометаллокомпозита.
1. Моделирование структурно-деформационных изменений в композиционных материалах на основе стекол. Создание прочных корпусов глубоководных аппаратов на основе стеклометаллокомпозита. Научные руководители - Любимова О.Н., Бочарова А.А.
Совершенствование существующих и создание новых образцов техники двойного применения, предназначенных для работы на больших глубинах, требует использования принципиально новых конструкционных материалов с существенно улучшенными эксплуатационными характеристиками. Существующие прочные корпуса из традиционно использующихся дорогостоящих материалов, таких, как титан, не отвечают сегодняшним требованиям эффективности по параметрам плавучести. Анализ литературных источников показывает, что стекло обладает свойствами, позволяющими создать на его базе новый класс композиционных наноматериалов, обладающий исключительно высокими прочностными свойствами.
Этот материал - стеклометаллокомпозит - разработанный профессором Пикулем В.В., состоит из стеклянного слоя, заключённого между металлическими облицовками. В процессе его изготовления обеспечивается надежное соединение стекла с металлом, а так же создаются необходимые условия для формирования стеклянного слоя без поверхностных микротрещин.
Разработана уникальная, не имеющая аналогов в мировой литературе, технология изготовления слоистых цилиндрических оболочек алюминий-стекло-алюминий на основе метода центробежного литья, способных выдержать давление на предельных глубинах океана. При использовании стеклометаллокомпозита прочные корпуса глубоководной техники приобретают достаточную положительную плавучесть для работы на предельных глубинах Мирового океана при существенно меньшей массе и стоимости по сравнению с существующими изделиями из стали и титановых сплавов.
По данной теме ведутся фундаментальные исследования изменений структурных и физико-механических свойств композиционных материалов на основе стекол. Математическое описание процесса стеклования в кинетической теории стеклования. Релаксация структуры и свойств стеклообразного состояния материалов. Разработка метода моделирования изменения структуры и свойств стеклообразных композиционных материалов с учетом фазовых переходов и стеклования при температурной обработке.
За 2011-2016 гг. по указанной тематике проведены научно-исследовательские работы по проектам ФЦП общим объемом 55 млн руб. субсидии:
«Создание прочных корпусов глубоководных аппаратов и элементов космической техники на основе стеклометаллокомпозита», 2014 – 2016г., руководитель Пикуль В.В., Гончарук В.К.
«Разработка технологии изготовления нового композитного материала – стеклометаллокомпозита, как перспективного материала на основе стекла для решения актуальных задач индустрии наноматериалов»,2014 – 2015г., руководитель Любимова О.Н.
Грант РФФИ для аспирантов: Исследование структурных изменений и механических свойств стекло-металлического слоистого композита при получении методом индукционного нагрева, асп. Барботько М.А., 2019-2021гг., рук. Любимова О.Н.
Защищено 4 кандидатских и 1 докторская диссертации по направлению «Механика деформируемого твердого тела»:
«Моделирование напряженного состояния в стеклометаллокомпозитных материалах при температурной обработке» - Солоненко Э.П., 2017 г.
«Структурно-деформационные процессы в зоне соединения стекла и стали при получении стеклометаллокомпозита» - Морковин А.В., 2018 г.
«Стеклометаллокомпозит: механические свойства, структурные механизмы деформации при повышенных температурах, моделирование процессов формирования и свойств» - Любимова О.Н., 2021 г.
2. Математическое и компьютерное моделирование распространения зон загрязнения взвесью и другими примесями на акватории Японского моря на базе свободно-распространяемого ПО FreeFEM. Научный руководитель - Амосова Е.В., к.ф.-м.н., доц.
Построение математических моделей, позволяющих исследовать гидродинамические процессы для дальнейшего расчета размера вреда водным биоресурсам и затрат на восстановление их нарушаемого состояния при производстве строительных работ в акватории, и построение устойчивых вычислительных алгоритмов расчета в областях с произвольной топологией дна, является в настоящее время актуальной и практически значимой задачей. Математическое описание гидродинамических и русловых процессов относится к сложнейшим задачам механики сплошных сред. Сложность математического моделирования обусловлена наличием свободных границ для изменяющейся во времени расчетной области, турбулентным характером движения водного потока, адекватным описанием влияния сложного рельефа морской долины, физических свойств донного материала, нелинейным законом гидравлического сопротивления естественных потоков, необходимостью решения плохо обусловленной системы нелинейных алгебраических уравнений большой размерности, большим объемом экспериментальных данных.
Для решения широкого круга гидpодинамических и экологических задач создается программный комплекс для численного моделирования динамики и процессов тепломассопереноса в поверхностных водных объектах.
Для решения задач предлагается использовать метод конечных элементов с дискретизацией по времени. Высокая производительность достигается за счет использования неявных метод и эффективных численных методов решения линейных уравнений. Точность достигается применением подробных расчетных сеток.
Основаниями для разработки являются: предложение ООО «ПриМорПроектБюро» по выполнению комплекса работ по созданию программного обеспечения для расчёта объёмов и площадей зон загрязнения взвесью.
Оборудование для автономного энергоснабжения и распределенной энергетики
Актуальность работы состоит в том, что до настоящего времени, в полной мере, не решены вопросы, связанные с оперативным снабжением энергией мобильных подразделений (спасателей, госпиталей и т.д.); созданием надежных аварийных (резервных) источников энергоснабжения жизненно важных объектов инфраструктуры; организацией надежного энергоснабжения на отдаленных и труднодоступных территориях в условиях отсутствия (сложности подключения) централизованной сети; использованием побочных продуктов производства, органических отходов сельского хозяйства и населенных пунктов; обеспечением собственных нужд для объектов централизованной энергетики (редуцирование газа на газораспределительных станциях).
Снизить актуальность вышеперечисленных пунктов возможно – имея в распоряжении научный и инженерно-технический персонал с квалификацией не ниже мировых стандартов, а также при наличии результатов научных изысканий, для необходимого оборудования, обладающими эксплуатационными характеристиками выше мирового уровня, с выходом на реальные конструкции.
Работы ведутся в направлении совершенствования газовых турбин с малыми геометрическими размерами, так как:
- они лучше всего подходят для профессиональной подготовки учащихся так как обладают всеми основными характерными особенностями реальных двигателей (преобразование одного вида энергии в другой; имеют в составе статор и ротор, последний опирается на подшипники; имеют устройства для снятия энергии, определения КПД и других характеристик);
- повышение эксплуатационных характеристик предопределит высокие темпы развития народного хозяйства страны благодаря широкому распространении турбин рассматриваемого типа (промышленность, транспорт и даже медицина).
Цель работы – повышение эффективности промышленно-энергетического комплекса России на основе решения триединой задачи: подготовка инженеров высокого уровня для промышленности; подготовка специалистов для решения научных задач; разработка и исследование инновационных газовых турбин, имеющих малые геометрические размеры.
Задачи, которые необходимо решить в рамках проведения работы:
- осуществить подготовку инженеров на основе участия студентов в конструкторских разработках и создании стендов и установок;
- выполнить подготовку научных кадров на основе участия аспирантов в курировании работы студентов, создании методик, проведении экспериментов и обработки полученных результатов, что, в итоге, приведет их к умению ставить научные цели и определять перечень задач для достижения поставленных целей;
- физически реализовать экспериментальные стенды и установки для проведения экспериментальных исследований и провести научные исследования в полной мере от постановки цели и задач до оптимизации результатов с привязкой их к реальным изделиям.
Достижения – за последние 10 лет защищены 6 диссертаций членами коллектива, что позволило им работать в следующих должностях: профессор ДВФУ; технический директор НКО "Ассоциация добытчиков минтая"; доцент кафедры ВМФ; научный сотрудник, и.о. руководителя НИР ТОИ ДВО РАН; mechanical Engineer в Baikal Mechanical; начальник отдела внеучебной работы.
В связи с высочайшим уровнем подготовки, и связанной с этим востребованностью, состав коллектива, взаимодействующий друг с другом на постоянной основе, меняется, однако связь членов коллектива для решения научных вопросов не нарушена.