Архив

Отчет Института механики за 2004 год

ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПРИОРИТЕТНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ ЗА 2004 ГОД

В 2004 году в НИИ механики МГУ продолжались исследования по 15 приоритетным научным направлениям фундаментальных исследований в области основных разделов современной механики, утвержденным Ученым советом института. Финансирование исследований в основном осуществлялось за счет (базового) госбюджетного финансирования, полученного из ЦБ МГУ, а также за счет грантов РФФИ (62 гранта), программы "Университеты России - фундаментальные исследования" (2 гранта), междисциплинарных проектов МГУ (6 проектов), ФЦП "Интеграция" (3 проекта), Программы Президиума РАН (2 проекта) и научных школ (11).

В 2004 г. стипендии Президента РФ получали: Мельник Олег Эдуардович (в номинации "молодые доктора наук"), Журавская Татьяна Владимировна, Майлыбаев Алексей Абаевич, Шестаков Дмитрий Алексеевич, Селюцкий Юрий Дмитриевич.

К наиболее значимым результатам фундаментальных научных исследований, полученным в НИИ механики в 2004 году по приоритетным научным направлениям, относятся следующие.

  1. Гидродинамика высокоскоростных и нестационарных процессов

    Выполнен комплекс экспериментальных и численных исследований процесса воронкообразования при истечении жидкостей из плоских и цилиндрических сосудов. Изучены некоторые эффекты, обусловленные наличием асимметрии в конструкции использованных установок.

    Выполнено экспериментальное исследование динамических характеристик поперечных автоколебаний круглых цилиндров, загромождающих поток в плоском канале. Найдена зависимость коэффициента сопротивления цилиндров от степени загромождения потока, материала цилиндров и числа Рейнольдса.

    Построена модифицированная расчетная модель отрывного обтекания осесимметричного тела с кавитационной каверной, замыкающейся на вязкий турбулентный след переменной плотности.

    Лаборатория экспериментальной гидродинамики

    С использованием скоростной видеокамеры исследованы сценарии развития возмущений на неустойчивой по РелеюТейлору границе вентилируемой каверны с отрицательным числом кавитации. Проведен спектральный анализ волн, возникающих на неустойчивой границе каверны.

    На новой элементной базе реализован оптический метод регистрации перемещений при продольном соударении цилиндрических тел. Изучены механические свойства полимерных материалов при ударе со скоростью 200 м/с.

    На гидроканале введен в строй волнопродуктор новой конструкции. Проведены испытания волнодвижителей судов различного типа.

    Лаборатория нестационарной гидродинамики

    Исследовано течение вязкой жидкости в вертикальных пленках при наличии потока массы на свободной поверхности пленки. Построен класс автомодельных решений, исследована их устойчивость к малым нестационарным возмущениям, выявлены особенности влияния потока массы на устойчивость течения.

    Лаборатория механики природных процессов

  2. Устойчивость гидродинамических течений и турбулентность

    При численном исследовании конвективной неустойчивости плоского слоя раствора обнаружено, что фазовый портрет турбулентных течений может иметь вид лент Мебиуса, для которых отображение Пуанкаре представляет собой линию или кусок линии, заполняемой точками пересечения траекторий случайным образом.

    При исследовании трехмерных конвективных структур в горизонтальном слое проводящей жидкости, вращающемся относительно вертикальной оси, обнаружено, что вращение ослабляет процесс самогенерации магнитного поля.

    Лаборатория общей аэродинамики

  3. Механика сред, взаимодействующих с электрическими и магнитными полями

    В рамках Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 20 создан стенд для экспериментальных исследований по теме: "Взаимодействие плазмы с высокоскоростными потоками газа", оснащенный аппаратурой для регистрации и визуализации основных параметров диффузнодугового и дугового разрядов. Получены зависимости характера разряда от скорости набегающего потока, межэлектродного расстояния и тока.

    Выполнено численное исследование тепломассообмена на проницаемой поверхности при вдуве газа, отличающегося по плотности и температуре от газа набегающего потока. Показано, что отношение плотностей вдуваемого газа и газа набегающего потока существенно влияет на зависимость трения и теплообмена от параметра вдува.

    Лаборатория общей гидромеханики

    Исследована суспензия однородно намагниченных сферических частиц, образующих периодическую решетку при наличии дополнительных стабилизирующих сил электростатического отталкивания типа двойного слоя. Найдены конфигурации с минимальной энергией для различных значений определяющих параметров. Показано, что равновесные конфигурации с отличными от нуля зазорами между частицами существуют только в определенном диапазоне объемных концентраций частиц. При некоторой критической объемной концентрации происходит фазовый переход второго рода с изменением симметрии решетки.

    Построена модель дисперсных сред, образованных анизотропно поляризующимися частицами, взвешенными в непроводящей вязкой жидкости и находящимися в состоянии броуновского движения с больцмановским распределением по направлениям вектора анизотропии во внешнем электрическом поле. Вычислены зависимости компонент тензора диэлектрической восприимчивости среды от напряженности электрического поля, найдены основные законы, определяющие поляризацию дисперсной среды и релаксацию ее анизотропии при неравновесных движениях.

    Выведены условия устойчивости анизотропии намагничивающихся и поляризующихся вязких жидкостей. Показано, что все анизотропные состояния таких жидкостей при отсутствии диссипативных факторов являются неустойчивыми.

    Изучено влияние переменного электрического поля на реологические свойства суспензии твердых частиц. Обнаружена существенная зависимость направления силы, действующей на частицы суспензии вблизи границ раздела, от частоты приложенного электрического поля.

    Исследована эволюция в магнитном поле свободной поверхности тонкого слоя магнитной жидкости на вращающейся подложке с учетом влияния сил Кориолиса.

    Исследован нагрев магнитной жидкости в переменном электромагнитном поле. Получены выражения для притоков тепла за счет неравновесного намагничивания ферромагнитных частиц и за счет токов Фуко.

    Решена задача о распределении электромагнитного поля в жидком цилиндрическом проводнике, вдоль которого проходит импульс переменного электрического тока с экспоненциально затухающей по времени амплитудой. Вычислено распределение плотности силы Лоренца и изучена временная эволюция импульса давления, создаваемого затухающим импульсом тока.

    Проведено исследование электрогидродинамических насосов инжекционного типа с различной конфигурацией электродов при подаче постоянного и импульсного напряжения. Показано, что в постоянном поле наличие промежуточного изолированного электрода улучшает расходную характеристику насоса за счет того, что фактически растет величина допустимого (до пробоя) напряжения, которое можно подавать на электроды. Показано, что импульсный режим слабо влияет на эффективность насоса.

    Проведено экспериментальное исследование процессов структурообразования в каплях магнитных жидкостей на керосине, испаряющихся на горизонтальной немагнитной поверхности нагревателя в горизонтальном и вертикальном переменном магнитном поле.

    Продолжена совместно с ГУ РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН разработка методики электромагнитной термохимиотерапии злокачественных опухолей в переменном магнитном поле с использованием магнитной жидкости на основе декстранферрита с добавлением лекарственных препаратов алкерана и сарколизина. Впервые в результате применения электромагнитной гипертермии опухолей наблюдалось увеличение продолжительности жизни подопытных мышей до 180 %.

    Лаборатория физикохимической гидродинамики

    Теоретически исследованы нестационарные процессы растекания электрических зарядов, находящихся на плоских слабопроводящих поверхностях, при различных предположениях о структуре закона Ома и других условиях задачи. Получен и детально изучен класс автомодельных решений.

    Лаборатория механики природных процессов

  4. Движение сплошных сред с физикохимическими превращениями

    В экспериментах на ударной трубе продемонстрировано ингибирующее влияние малых добавок углеводородов на воспламенение и детонацию смеси 2H2 + O2 в ударной волне. На примере этого модельного процесса продемонстрирована возможность эффективного химического регулирования процессами горения и детонации с использованием конкуренции разветвления и обрыва реакционных цепей.

    Создана база данных по константам скорости плазмохимических реакций в воздушной плазме на основе анализа 40 реакций с обоснованием величины и достоверности рекомендуемой константы скорости каждой реакции.

    Лаборатория кинетических процессов в газах

    С помощью новой вычислительной технологии, разработанной в Институте механики МГУ, в рамках уравнений НавьеСтокса и многотемпературных моделей газовой среды проведено численное моделирование процессов и течений в разрядном канале индукционного ВЧ плазмотрона, а также течений и теплообмена в недорасширенных струях воздуха.

    Лаборатория физикохимической газодинамики

    Численно исследовано инициирование самоподдерживающейся детонационной волны электрическим разрядом в стехиометрической водороднокислородной смеси. Получена зависимость критической энергии инициирования от времени разряда, которая хорошо согласуется с экспериментом.

    Исследовано распространение детонационных и ударных волн в вихревых потоках газов. Изучена возможность распространения волн детонации в режиме Чепмена-Жуге во вращающихся потоках. Получено необходимое условие существования волны Чепмена-Жуге.

    Изучен процесс инициирования и распространения детонации во взвеси горючей пыли, которая сосредоточена на стенках канала большой длины. Установлено, что волна детонации формируется на значительном удалении от места инициирующего взрыва.

    Показано, что подвод энергии перед сферой в задаче о дифракции ударной волны смещает переход от регулярного отражения к маховскому на более ранние стадии взаимодействия. При импульсном выделении энергии восстанавливается обычная картина обтекания сферы с отошедшей ударной волной. Длительный подвод энергии приводит к обтеканию сферы со сформировавшейся перед ней циркуляционной областью.

    Сформулирована концепция управления сверхзвуковым обтеканием тел при помощи искусственного инициирования передних отрывных зон посредством локализованного энерговклада. В численных расчетах обнаружен эффект гистерезиса по изменению радиуса энергоисточника - в зависимости от истории процесса установления возможны два различных решения задачи об обтекании сферы: со стационарной передней отрывной зоной и - с пульсирующей. Предложено физическое объяснение механизма формирования стационарного и пульсирующих течений. Обнаружена неуснеустойчивость передней отрывной зоны при уменьшении радиуса энергоисточника, выражающаяся в генерации крупномасштабных вихревых структур на контактной границе.

    Лаборатория газодинамики взрыва и реагирующих систем

  5. Газовая динамика и теплообмен

    Проведены численные эксперименты по трехмерному обтеканию различных конфигураций тел с большой сверхзвуковой скоростью. Показано, что при характерных расстояниях между телами порядка их размера и более головная ударная волна распадается на индивидуальные ударные волны перед телами.

    Лаборатория общей аэродинамики, лаборатория механики многофазных сред

    Экспериментально изучена структура конического течения в двугранном угле при различной стреловидности передних кромок пластин, его образующих. Определены характеристики реализующихся "свободного" и "несвободного" взаимодействий ударной волны с пограничным слоем в условиях ударного слоя на одной из граней угла. Обнаружены ранее не наблюдавшиеся трехмерные вихревые структуры в окрестности ребра двугранного угла, образующиеся с началом взаимодействия скачка уплотнения, присоединенного к стреловидной передней кромке пластины, с косым скачком уплотнения - конфигурации ударных волн, сопутствующей развитому отрыву пограничного слоя. Показано, что "несвободное" взаимодействие в условиях ударного слоя может приводить к разрушению конического течения до выхода падающей ударной волны на переднюю кромку.

    Получено численное решение двухкритериальной вариационной задачи о выборе контура тела с минимальным радиационным потоком и волновым сопротивлением в классе осесимметричных и плоских тонких и степенных тел. Проведено сравнение решений, полученных тремя методами: Парето, идеальной точки и минимакса. Показано, что все три решения приводят к значительному выигрышу в радиационном тепловом потоке оптимального тела по сравнению с конусом. Установлено, что радиационный тепловой поток значительно сильнее влияет на выбор формы тела, чем волновое сопротивление.

    Систематизированы результаты многолетних экспериментальных исследований влияния стационарного и пульсирующего горения высокоэнергетических гетерогенных составов на сопротивление тел вращения, летящих со сверхзвуковой скоростью. Обоснована схема импульсного донного газового генератора для управляемых артиллерийских снарядов с целью увеличения дальности их стрельбы.

    Использование эффекта газодинамической температурной стратификации и аэротермокомпрессии позволяет существенно модернизировать цикл замкнутой газотурбинной установки. Экспериментально подтверждено, что применение смеси газов с аномально низким значением числа Прандтля (смеси легких и тяжелых одноатомарных инертных газов) в качестве рабочего тела, а также спрофилированных поверхностей нагрева позволяет значительно снизить коэффициент восстановления и увеличить эффект температурной стратификации.

    Численные и экспериментальные исследования показали существенное снижение коэффициента восстановления температуры и увеличение коэффициента теплоотдачи на пластине с вихреобразующими регулярными рельефами (лунки и выступы) в зависимости от числа Маха набегающего потока. Обнаружено нарушение аналогии между теплообменом и трением (аналогии Рейнольдса) на поверхностях с регулярным рельефом.

    Для осесимметричного течения в зазоре между лопаткой и корпусом турбины высокого давления (ТВД) путем численного моделирования получено распределение температур в лопатке ТВД и в ее бандажной полке. Показано, что для заданного расхода жидкого кислорода на охлаждение ротора ТВД уменьшение температуры лопатки турбины до необходимого уровня (500600 К0) не происходит. Вследствие этого возникает необходимость в модификации конструкции системы охлаждения ротора ТВД. Подготовлены конкретные рекомендации по улучшению системы охлаждения ротора турбины.

    Создан специализированный учебнолабораторный практикум на базе модернизированного аппаратнопрограммного комплекса LabVIEW для решения задач тепломассообмена в элементах энергетического оборудования.

    Исследовано нестационарное обтекание затупленного тела в канале. Установлен факт автоколебательного режима отрывного течения с одним эмпирическим параметром. Разработана локальная теория двумерного обтекания длинных прямых тел идеальной несжимаемой жидкостью.

    Проведен теоретический анализ баллистических экспериментов по измерению спектральной интенсивности излучения и распределениям электронной концентрации в следах за полимерными моделями, летящими в воздухе с гиперзвуковыми скоростями. Получено соотношение, обобщающее закон излучения Вина, которое позволило определить температуру в ближнем следе за телами из полимерных материалов по измерениям интенсивности излучения частиц сажи.

    Лаборатория гиперзвуковой аэродинамики

    С помощью асимптотического анализа уравнений Навье-Стокса в задачах гиперзвукового обтекания затупленных тел разреженным газом выявлен новый параметр, определяющий область применимости континуальных моделей в переходном к свободномолекулярному режиме течения.

    Лаборатория физикохимической газодинамики

    Завершен цикл экспериментальных исследований аэродинамических характеристик моделей малой марсианской станции с надувной оболочкой. Исследованы особенности изменения сопротивления в трансзвуковом диапазоне скоростей полета. Получены данные о параметрах динамической устойчивости при до и сверхзвуковом обтекании.

    Разработан и протестирован новый метод численного решения нестационарных двумерных уравнений НавьеСтокса в лагранжевых координатах, дающий обоснованный способ учета вихревой диффузии в известных схемах типа дискретных вихрей. Найдены аналитические представления аэродинамических сил, включая силу трения на поверхности тел, через характеристики движения и диффузии вязких вихревых доменов. Численно исследовано обтекание поверхностей тел и каналов с вихревыми ячейками, дано объяснение механизма наблюдаемых в эксперименте режимов неустойчивости "уловленного вихря". Получены численные решения задачи о седиментации падающей в вязкой жидкости цилиндрической частицы с учетом её вращения, определено влияние силы Магнуса на изменение траектории движения.

    Лаборатория аэромеханики и волновой динамики

  6. Механика природных процессов

    Построена модель течения в стенде по экспериментальному исследованию фрагментации магмы (Институт минералогии, Мюнхен), одного из важных механизмов, требующих учета при изучении динамики извержения и оценки вулканической опасности. Проведены расчеты при различных начальных давлениях и пористости фрагментируемого образца, результаты которых совпадают с измеренными в эксперименте зависимостями давления от времени.

    Изучен процесс увеличения давления в геотермальном пласте за счет его прогревания при взаимодействии с магмой с учетом процессов парообразования. Рассмотрено истечение пароводяной смеси в канал вулкана и ее взаимодействие с магмой. Показано, что в этом случае подток смеси из пласта на порядок выше, чем для случая истечения холодной воды. Учет прогрева пласта приводит к росту интенсивности и длительности извержения.

    Исследована задача о распаде произвольного разрыва в пористой среде, заполненной водой (паром) с учетом фазовых переходов. На плоскости определяющих параметров выделены области существования различных типов решений. Проведенное исследование важно для изучения процессов в геотермальных пластах и совершенствовании методов добычи теплоносителя.

    Лаборатория общей гидромеханики

    Разработана простая приближенная теория равновесных состояний планетных атмосфер, хорошо описывающая устойчивые распределения термодинамических параметров (температуры, давления и т.п.) с высотой в тропосфере - основной массе атмосферы. Теория может быть использована для оценки влияния антропогенных факторов на "парниковый эффект" в атмосфере Земли.

    Решена задача о движении оползня на слабо искривленной поверхности. В этой работе исходная общая проблема сведена к задаче Коши для граничных функций пространственной задачи. Для плоской задачи найдены автомодельные решения.

    Выполнено теоретическое исследование особого вида динамически равновесных приповерхностных течений воды в океанах - так называемых рингов. Построены точные решения в приближении идеальной жидкости, получены геометрические формы поверхностей, отделяющих исследуемые динамические образования от внешних океанических вод Эти формы представляют собой поверхности второго порядка (эллипсоиды, гиперболоиды, параболоиды). Проведено сопоставление теоретических результатов с имеющимися данными наблюдений, получено их хорошее соответствие.

    Лаборатория механики природных процессов

  7. Биомеханика

    На основе теории тонких оболочек построены две модели глазного яблока. Выполнены расчеты изменения давления в глазном яблоке при его нагружении. Показано, что для соответствия расчетов опытным данным оболочки нужно считать мягкими. Сформулирована компартментальная модель, описывающая процесс продукции водянистой влаги цилиарным телом глаза на основе представлений об эквивалентной мембране. Полученные результаты позволяют глубже понять причины заболеваний глаза, таких как глаукома, и совершенствовать методы диагностических измерений.

    Завершено исследования модели следования транспорта за лидером. Получены гарантированные оценки величины дистанции между соседними экипажами и достаточные условия отсутствия столкновений на трассе однополосного движения. Проведено обобщение построенной ранее модели системы автобусыпассажиры, в которой впервые введены в рассмотрение уравнения, описывающие физические условия посадки и высадки пассажиров.

    Предложена новая структурнокинетическая модель, описывающая молекулярные механические процессы, лежащие в основе сокращения мышц, и проведена ее экспериментальная проверка.

    Лаборатория общей гидромеханики

    На основании ранее полученных экспериментальных данных предложена и обоснована новая молекулярная модель мышечного сокращения, связывающая процесс генерации силы в мышце с поворотом и фиксацией миозиновой головки на актине.

    Найдены оптимальные значения параметров режима выделения из крови и очистки белка, способного снижать гидродинамическое сопротивление. Осуществлена его направленная химическая модификация с целью улучшения растворимости и снижения иммуногенности.

    Лаборатория биомеханики

    Проведено механикоматематическое моделирование процесса измерения внутриглазного давления. Получена оценка влияния механических характеристик оболочек глаза на результаты измерений.

    Лаборатория механики природных процессов

    Разработаны основы методики экспериментальных исследований физикомеханических свойств биоактивных материалов с учетом температурных эффектов и влияния агрессивных сред. Сформулированы основы математической модели механического поведения костной ткани, описывающей как упругопластические, так и нелинейновязкие эффекты с учетом дилатансии. Объектами исследования являются макропористая керамика и композиты на основе фосфатов кальция, максимально приближенные по составу и структуре к костной ткани.

    Лаборатория прочности и ползучести при высоких температурах

    Построена биомеханическая интегральная имитационная модель канала отолитовой реакции вестибулярного аппарата животного в гравитационном поле.

    Лаборатория навигации и управления

  8. Проблемы динамических воздействий на сплошные среды и конструкции

    Разработана новая модель неустойчивости двухзвенного флюгера, расширяющего модель классического крыла самолета.

    Лаборатория общей аэродинамики

    Проведен анализ точного общего решения волновых уравнений в цилиндрическом упругом пространстве с полостью. Исследовано влияние обобщенных граничных условий, моделируемых упругим или инерционным слоем, на гармонический волновой процесс. Получены новые, отличные от классических случаев результаты, показывающие важность и актуальность учета различных типов амортизирующих покрытий на основе модифицированных граничных условий.

    Лаборатория динамических испытаний

  9. Динамика, прочность и устойчивость тонкостенных конструкций

    Изучено нелинейное деформирование головных обтекателей ракет при касательном ударе упругим шаром. Проанализировано влияние динамического гасителя с нелинейными характеристиками на проведение управляемой системы. Исследовано влияние начальных неправильностей на устойчивость пологих тонкостенных цилиндрических оболочек.

    Применительно к расчету высокоскоростного деформирования и ударного разрушения проведено сопоставление основных вариантов определяющих соотношений с учетом результатов натурных экспериментов.

    Лаборатория упругости и пластичности

  10. Ползучесть, пластичность, длительная и высокотемпературная прочность материалов и элементов конструкций

    На основе статистического анализа всех известных экспериментальных данных о длительной прочности металлов при сложном напряженном состоянии получены критерии длительной прочности для различных видов нагрузок.

    Разработана методика экспериментального исследования изменений объема конструкционных полимеров при растяжении. С использованием методики показано, что холодное течение фторопласта сопровождается развитием существенных объемных деформаций. Предложена математическая модель развития объемной деформации полимеров при растяжении за счет формирования в материале системы субмикротрещинкрейзов.

    Лаборатория ползучести и длительной прочности

    Предложено развитие метода "замораживания" при решении задач нелинейного деформирования поляризационнооптическим методом.

    Получено решение пространственной задачи о поведении диска с жёстким включением под действием радиальной нагрузки.

    Лаборатория упругости и пластичности

  11. Механика многокомпонентных и многофазных сплошных сред

    Обнаружен эффект аэродинамической фокусировки полидисперсных частиц в ударном слое затупленного тела, приводящий к возникновению пиковых силовых и тепловых нагрузок на твердой поверхности, обтекаемой неоднородным сверхзвуковым запыленным потоком. Проведено параметрическое исследование влияния дисперсных частиц на гидродинамическую устойчивость двухфазного пограничного слоя с учетом неоднородной запыленности основного течения и подъемных сил, действующих на частицы.

    Построена модель гелиосферного интерфейса (области взаимодействия солнечного ветра с локальной межзвездной средой (ЛМС)) с учетом 11летних колебаний параметров солнечного ветра и исследованы периодические решения соответствующей нестационарной задачи.

    В одномерной постановке исследована задача о распространении периодических волн в неоднородном упруговязком скелете, насыщенном сжимаемой жидкостью (модель нефтяного пласта). Получены дисперсионные соотношения, определяющие скорость и затухание волн в зависимости от частоты. Определены резонансные частоты, приводящие к возникновению мощных осредненных фильтрационных потоков жидкости в неоднородном пористом скелете.

    Лаборатория механики многофазных сред

    Исследованы неклассические эволюционные ударные волны. Проведена их общая классификация. Показано, что все типы рассмотренных волн встречаются в моделях многофазных потоков в пористых средах.

    Лаборатория механики природных процессов

  12. Проблемы управления движением мобильных роботов

    Решена задача синтеза управления движением моноцикла, механической моделью которого является цилиндр с шарнирно закрепленным на нем перевернутым маятником, а управляющим параметром - ограниченное по величине напряжение, подаваемое на двигатель. Построен закон управления двигателем, при котором маятник стабилизируется в верхнем неустойчивом положении равновесия, а цилиндр удерживается на месте. Составлен алгоритм управления, при котором происходит перемещение цилиндра на заданное расстояние с удержанием маятника в перевернутом положении.

    Разработано методическое описание задачи физикомеханического практикума для студентов механикоматематического факультета "Параметрический резонанс".

    Создан прототип мехатронного устройства с соответствующей версией программного обеспечения для моделирования осязательной функции и проведения экспериментальных работ с целью выявления различий в физических свойствах здоровых и больных биологических тканей.

    Для механического тренажера, сконструированного как механизм параллельной структуры и позволяющего моделировать усилия, возникающие при проведении хирургических операций, построены кинематическая модель, связывающая обобщенные координаты рукоятки с координатами приводов, и система моделирования процессом управления рукояткой тренажера.

    В задаче стабилизации неустойчивых положений равновесия двузвенного маятника, "оснащенного" маховиком, построены законы управления, стабилизирующие три неустойчивые положения равновесия системы.

    В рамках совместных работ с университетом Эколь Сантраль г. Нант (Франция) решена задача стабилизации неустойчивого положения равновесия бесстопного двуногого механизма, стоящего на одной ноге.

    Лаборатория общей механики, Учебно-научная лаборатория механики и электроники

    Разработаны и освоены три способа передачи данных по радиоканалу для системы управления движением мобильных роботов.

    Разработан ряд новых контроллеров и усилителей мощности для управления мобильными роботами.

    Освоены новые системы обработки телевизионной информации с использованием сигнальных процессоров.

    Разработана система сбора и обработки информации твердотельной инерциальной системы. Использованы современные 24-разрядные аналогоцифровые преобразователи.

    Учебно-научная лаборатория механики и электроники

  13. Динамика твердого тела, движущегося в сплошной среде

    В процессе создания виртуального полигона - новой информационной технологии инженерного анализа некоторых прикладных задач внешней баллистики созданы новые графические версии анализа динамических характеристик тела с использованием когнитивной графики.

    Предложена конечномерная модель взаимодействия между потоком среды и поступательно движущимся телом типа тонкого крыла. Воздействие потока на тело моделируется присоединенным осциллятором. Соответствующая система линейных обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка преобразована в интегродифференциальную форму, удобную для реализации процедуры разделения движений. Выделены два первых приближения по малому параметру.

    Лаборатория навигации и управления

  14. Методы анализа, оценивания и управления нелинейными механическими системами

    В фундаментальном разделе механики - теории неголономных систем получен ряд новых результатов: указан новый класс стационарных движений, имеющий прикладное значение; сформулированы и доказаны теоремы об устойчивости и управляемости таких стационарных движений.

    Исследованы вопросы устойчивости и стабилизации новых математических моделей перспективных транспортных колесных роботов: моноцикла и трицикла. На основе общих методов исследования стационарных движений рассмотрены вопросы существования, устойчивости и бифуркации стационарных движений трицикла. Предложены модели возникших недавно, интересных механических систем - скэйтборда и снэйкборда.

    Исследование рассмотренных математических моделей сложных неголономных систем, проведенное на базе оригинальных теоретических результатов, может быть использовано при разработке новых технологий в робототехнике.

    Лаборатория навигации и управления

    Построены новые алгоритмы определения границ параметрического резонанса. Проведен подтверждающий теорию эксперимент с балкой.

    Лаборатория механики природных процессов

  15. Телекоммуникационные и информационновычислительные технологии в механике

    Создана новая версия открытой к расширению системы автоматического динамического распараллеливания программ (OpenTS), рассчитанная на использование в составе как сильносвязанных высокопроизводительных вычислительных комплексов, так и слабосвязанных метакластерных архитектур. Система прошла тестирование на практически значимых задачах из различных предметных областей с использованием распределенного вычислительного GRID-полигона, включающего кластерную установку НИИ механики МГУ.

    Разработаны и реализованы алгоритмы классификации гипертекстовых документов, учитывающие как гипертекстовую, так и логическую структуру документов. Проведен анализ формальных математических моделей описания структуры текстовых документов и предложены новые методы поиска документов с учетом материализованных представлений и схем данных.

    Разработан подход к автоматизации сопровождения научных экспериментов на базе технологии автоматизации бизнеспроцессов. Создан новый язык описания определений и реализаций процессов XPDIL, на базе которого построен прототип специализированной системы автоматизации, предназначенной для сопровождения проведения экспериментов (координации участников экспериментов) в области механики пластичности и материаловедения. Для определения семантики языка XPDIL была разработана новая математическая модель автоматизированных бизнеспроцессов. В рамках данной модели формализуется метод ВандерАльста оценки выразительности языковых средств и оценивается выразительность языка XPDIL. Создан принципиально новый подход для оценки адекватности формальных моделей бизнеспроцессов на базе аппарата теории сетей Петри и класса регулярных языков.

    Разработаны новые математические модели управления качеством передачи данных и защиты ресурсов в распределенных IPсетях, объединяющих информационновычислительные сегменты с разными политиками безопасности.

    Лаборатория автоматизации экспериментальных исследований

End of sience section<-->

Изменения в руководстве подразделениями

Заведующим лабораторией общей гидромеханики избран д.ф.-м.н. О.Э. Мельник.

Учебная работа

Институт механики проводит обучение студентов и аспирантов по механическим и смежным дисциплинам на ряде факультетов МГУ (механико-математическом, наук о новых материалах, физическом, фундаментальной медицины, биологическом, химическом), а также в университетах МГТУ им. Баумана и МГИУ. Ученые института читают лекции по основным и специальным курсам, ведут семинары, руководят научными работами студентов и аспирантов, проводят лабораторные практикумы по всем основным направлениям механики. Главное место в структуре проводимой в институте учебной работы занимают физико-механические лабораторные практикумы, использующие широкие возможности экспериментальной и вычислительной баз института. На их основе в НИИ механики внедряются новые технологии обучения, сочетающие реальный физический и виртуальный компьютерный эксперименты. Организационно-методической и инженерной поддержкой студенческих лабораторных практикумов занято более 60 специалистов института.

На механико-математическом факультете:

  • читается 23 лекционных курса (1352 часа);
  • проводится 27 семинаров (1468 часов);
  • осуществляется руководство 22 аспирантами 1-3 годов обучения;
  • 75 студентами 3-5 курсов;
  • проводится 26 общих физико-механических практикумов для студентов 3 курса;
  • 43 специальных практикума для студентов 4 курса;
  • 55 сотрудников НИИМ ведут почасовую учебную работу (из них 26 имеют ученую степень: 9- докторов наук, 17 - кандидатов наук).

Работа проводится в соответствии с совместным учебным планом, утвер-ждаемым деканом факультета и директором института.

На факультете наук о новых материалах:

  • читается 2 основных и 2 факультативных лекционных курса по новым направлениям материа-ловедения;
  • проводится 9 специальных практикумов.

На факультете фундаментальной медицины:

  • читается цикл лекций о реологических свойствах;
  • студенты факультета участвуют также в научной работе по программе совместного междис-циплинарного гранта СИА-МДНП.

На биологическом факультете:

  • читается цикл лекций по биомеханике.

На физическом и химическом факультетах:

  • действует созданный в рамках междисциплинарного научного проекта новый лабораторный практикум для студентов трех факультетов (механико-математического, физического и химического), специализирующихся в области изучения физико-химических процессов в газодинамике.
  • в 2004 году продолжались работы по модернизации оборудования многих действующих практикумов, а также по подготовке и методическому обеспечению новых задач практикума.
  • разработаны и введены 6 новых задач общего и специального практикумов, обновлены и оснащены новой измерительной техникой ряд задач в циклах прикладной механики, механики деформируемого твердого тела и аэрогидромеханики. Осуществлялась поддержка вычислительного практикума для студентов механико-математического факультета и факультета новых материалов МГУ, а также МГТУ им. Баумана и МГИУ (в рамках договоров о сотрудничестве с этими вузами), созданы новые учебные практикумы и виртуальные стенды.
  • в 2004 году в институте работала платная программа дополнительного образования "Компьютерные технологии инженерного анализа", предусматривающая обучение в Институте механики специалистов промышленных предприятий и проектных организаций, а также научно-исследовательских и образовательных учреждений. В соответствии с заключенными договорами проведено обучение слушателей из КубГУ по программе "обучение пользованию программным обеспечением LS-DYNA и сертификация персонала" (государственный заказчик - департамент природных ресурсов, охраны окружающей среды и водохозяйственного комплекса Краснодарского края), а также сотрудников Федерального государственным унитарного предприятия "Московское машиностроительное производственное предприятие Салют" по программе повышения квалификации "Компьютерные технологии инженерного анализа" с использованием программного обеспечения STAR-CD.
  • с целью дальнейшего расширения данного направления учебной работы в НИИ механики оснащен и открыт в 2004 г. компьютерный класса коллективного пользования с удаленным доступом к кластерной системе института. Был проведен цикл (бесплатных) занятий для студентов, аспирантов и сотрудников по теме прикладных компьютерных технологий.

Конференции, проведенные институтом

  1. Конференция "нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентности" организована на базе пансионата "Березовая роща", Аксаково, Моск. обл., 16-21 февраля 2004 года, (100 участников).

  2. XII школа-семинар "Современные проблемы аэрогидродинамики" организована на базе МГУ "Буревестник" (г. Сочи), 5-15 сентября 2004 года. Приняли участие представители организаций РАН, вузов и промышленности (84 участника).

  3. Всероссийский научно-технический фестиваль молодежи "Мобильные роботы-2004" им. Е.А. Девянина и научная школа-конференция "Мобильные роботы и мехатронные системы", 5-10 апреля 2004 года, (100 участников).

  4. Научная конференция "Ломоносовские чтения", 19-28 апреля 2004 года, (115 участников).

  5. В октябре 2004 г. состоялась очередная конференция-конкурс молодых ученых и специалистов Института механики МГУ. В научной программе приняло участие 38 человек. В проведении заседаний и подведении итогов конференции-конкурса участвовало авторитетное жюри под председательством академика РАН Г.Г. Черного. По итогам устных выступлений были определены победители и призеры конкурса. Ученый совет Института утвердил результаты конкурса и кандидатуры для выдвижения на стипендии МГУ и стипендии Института механики МГУ для молодых ученых и специалистов. В 2005 г. два молодых специалиста получают стипендии МГУ и 10 получают стипендии института. По итогам конференции выпущен сборник трудов молодых ученых (под редакцией академика РАН Г.Г. Черного и профессора В.А. Самсонова).

  6. Международный коллоквиум-458 Европейского общества механиков "Современные методы аттестации и идентификации нелинейных определяющих соотношений механики деформируемого твердого тела", сделано 56 докладов.

  7. Всероссийское рабочее совещание "Биомеханика-2004", 26-27 апреля 2004 года, (80 участников).

Сотрудники института также приняли участие в работе других научных съездов, конференций и симпозиумов, в т.ч. в российских (165 участника и 192 доклада), в международных, включая российские и зарубежные (123 участников и 111 доклада).

Доктора и кандидаты наук

Сотрудниками института защищено 2 докторские и 2 кандидатские диссертации.

Старшим научным сотрудником М.В. Шамолиным защищена диссертация доктора физико-математических наук на тему: "Методы анализа классов неконсервативных систем в динамике твердого тела, взаимодействующего со средой", в которой развиваются методы анализа динамических систем со знакопеременной диссипацией, возникающей в динамике твердого тела, взаимодействующего со средой через передний плоский участок своей внешней поверхности.

Старшим научным сотрудником В.А. Налетовой защищена диссертация доктора физико-математических наук на тему: "Намагничивающиеся полидисперсные суспензии в однородном магнитном поле", в которой построены и изучены модели намагничивающихся полидисперсных суспензий и решен ряд задач о течениях таких сред в магнитных полях.

Научным сотрудником А.А. Коршуновым защищена диссертация кандидата технических наук на тему: "Система управления содержанием WEB-сайта".

Младшим научным сотрудником Э.Е. Долгалёвым защищена диссертация кандидата технических наук на тему: "Инструментальные средства интерактивного редактирования систем в сети Интернет".