Основные исследования и их результаты

• В рамках раздела «Общие вопросы электрогазодинамики и электрогидродинамики слабопроводящих жидкостей» была получена замкнутая система уравнений электрогазодинамики, которая описывает среду, состоящую из нескольких компонент, часть из которых заряжена, часть нейтральна. С использованием полученных уравнений решены многочисленные задачи о различного рода электрогидродинамических течениях. Особо следует отметить цикл исследований электрогидродинамических ударных волн, выполненных В.В. Гогосовым и В.А. Полянским, в которых обнаружен ранее неизвестный тип ударных волн, на поверхности которых в результате противодействия гидродинамических и электрических сил возникает поверхностный электрический заряд, величина которого найдена из исследования структуры таких волн.
• В рамках раздела «Разработка зондовых методов диагностики частично ионизованных газовых смесей» впервые развита теория электрических зондов в неравновесной нестационарной низкотемпературной плазме молекулярных газов при атмосферном давлении. Предложен принципиально новый подход к использованию результатов зондовых измерений, когда по величине тока определяется не концентрация электронов в плазме, а значение эффективной скорости хемоионизации – основного процесса образования заряженных частиц в низкотемпературной плазме молекулярных газов.
• В рамках раздела «Электризация летательных аппаратов при полетах в облаках и осадках» построена модель и изучен механизм передачи заряда при контакте деформируемой частицы с поверхностью твердого тела.
• Раздел исследований «Электризация слабопроводящих жидкостей при течениях в каналах» касается задач электрогидродинамики слабопроводящих жидкостей. Была предложена новая электрогидродинамическая модель для описания движения слабопроводящих жидкостей с малой примесью заряженных частиц трех сортов в электрических полях. Третий сорт зарядов – вводится для объяснения наблюдающихся в экспериментах явлений, возникающих вблизи электродов за счет поверхностных электрохимических процессов различной природы. В рамках предложенной модели изучены фундаментальные проблемы, связанные с разработкой механизмов протекания электрического тока в диэлектрических жидкостях, образования в среде объемного электрического заряда и взаимодействия среды с электрическим полем. При теоретическом исследовании нестационарных процессов в слабопроводящих жидкостях, возникающих после включения напряжения, впервые обнаружен самоподдерживающийся колебательный режим протекания тока, реализующийся в постоянном по времени приложенном поле. Показано, что самоподдерживающиеся пульсации тока сопровождаются распространением по среде конечно-амплитудных волн концентраций ионов, волн плотности объемного заряда и волн напряженности электрического поля. Впервые проведено теоретическое и экспериментальное исследование нестационарных явлений в электрогидродинамических насосах с электродами различной конфигурации. Проведено теоретическое исследование условий возникновения экспериментально наблюдающегося неустановившегося электровращения капли вязкой слабопроводящей поляризующейся жидкости, взвешенной в другой жидкости с аналогичными свойствами, в постоянном электрическом поле. Разрабатывается новая электрогидродинамическая модель взаимодействия горящей углеводородной газовой смеси с электрическим полем. Горение различного типа многокомпонентных газовых смесей является одним из самых распространенных технологических процессов, поэтому повышение его эффективности различными способами привлекает большое внимание ученых и инженеров. Один из таких способов связан с воздействием на пламя приложенным постоянным или переменным электрическим полем.
• В области гидродинамики и физики магнитных жидкостей исследования посвящены построению новых моделей жидких намагничивающихся сред, исследованию течения таких сред с учетом развития неустойчивости, капиллярных явлений и поверхностных свойств, изучению процессов структурирования магнитных жидкостей. Теоретически и экспериментально исследовалось влияние магнитного поля на тепломассоперенос в магнитных жидкостях и возможность управления явлениями тепломассопереноса с помощью магнитного поля. Одним из важных направлений этих исследований была проблема использования магнитных жидкостей в технологиях упрочнения поверхностных слоев (закалки) металлических изделий. Впервые было показано, что при охлаждении нагретых тел в магнитных жидкостях в магнитном поле возможно проведение локально-неоднородного охлаждения и получение локально-неоднородной структуры и твердости на различных участках закаливаемых изделий.
• Механика деформируемых намагничивающихся сред — одна из фундаментальных проблем, разрабатываемая в лаборатории. Интерес к этой проблеме связан с созданием новых намагничивающихся деформируемых материалов — эластомеров и гелей, тела из которых при деформировании под действием магнитных полей могут передвигаться. Одна из целей исследования — изучить возможность использования этого эффекта для создания мобильных роботов, насосов, дозаторов, клапанов и т.п. Особенность таких устройств заключается в том, что движение создается внешним приложенным магнитным полем, а в самих устройствах отсутствуют какие-либо моторы и твердые механические элементы. Они состоят из мягких намагничивающихся материалов и поэтому могут найти свое применение в медицине и биологии, где безопасность живых организмов очень важна. Созданы различные прототипы магнитоуправляемых мобильных роботов, движущихся в однородном переменном магнитном поле. Экспериментально обнаружено интересное явление: зависимость направления движения такого робота от вязкости окружающей среды. Предложена математическая модель, описывающая это явление. Созданы различные прототипы насосов и дозаторов, работа которых основана на явлении деформации поверхности магнитной жидкости в неоднородном переменном магнитном поле либо на эффекте перетекания магнитной жидкости в область сильных магнитных полей. Исследовано взаимодействие в однородном внешнем магнитном поле тел из намагничивающихся эластомеров и конечных объемов магнитной жидкости. Благодаря такому взаимодействию тела из намагничивающихся эластомеров могут двигаться вдоль тонкого слоя магнитной жидкости или левитировать в капле магнитной жидкости. Экспериментально исследовано движение тел из намагничивающихся материалов в однородном вращающемся магнитном поле. Обнаружено новое явление зависимости направления движения капли магнитной жидкости вдоль дна сосуда от частоты приложенного вращающегося магнитного поля. Экспериментально исследованы реологические свойства намагничивающихся эластомеров (упругость, пластичность, прочность, ползучесть, вязкость и т.п.) и обнаружено влияние магнитного поля на эти свойства. Изготовлены тела из анизотропного намагничивающегося эластомера. Построена математическая модель движения таких тел в неоднородном магнитном поле. Показано существенное отличие в характере движения анизотропных тел от движения тел из изотропного намагничивающегося эластомера.
• В рамках раздела «Магнитоуправляемые препараты для лечения злокачественных опухолей» рассматривалась технология лечения рака с применением магнитоуправляемого транспорта лекарства, которая позволяет уменьшить общее количество вводимого препарата на несколько порядков и во много раз увеличить его концентрацию в зоне опухоли.
• В области физико-химической гидродинамики поверхностных явлений решена задача о структуре плоской границы раздела двухкомпонентной магнитной суспензии и не смешивающейся с ней обычной ненамагничивающейся жидкости, а также задача о структуре плоской границы раздела двух обычных жидкостей в присутствии намагничивающегося поверхностно-активного вещества во внешнем магнитном поле. Впервые учитывалась зависимость свободной энергии системы от градиентов намагниченности, концентрации магнитных частиц и поверхностно-активного вещества и плотности несущей фазы. Исследована задача о зависимости поверхностного натяжения на границе раздела типа "жидкость-пар" от величины потока массы, испытывающей фазовый переход испарения или конденсации. Граница раздела фаз рассматривалась как двумерная система с нулевой поверхностной плотностью, обладающая внутренней энергией, температурой и энтропией. Получены определяющие уравнения, условия на границе раздела и кинетические соотношения в рамках данной модели. Исследована устойчивость фронта фазового перехода относительно малых продольных возмущений. В изотермическом приближении решена задача о структуре движущейся плоской межфазной границы.

Достижения и награды

• Медаль имени П.Л.Капицы (Полянский В.А.)
• Заслуженный научный сотрудник Московского университета (Полянский В.А., Панкратьева И.Л.)
• Победитель конкурса по государственной поддержке научных исследований молодых российских ученых-кандидатов наук (Пелевина Д.А.)
• Вторая премия конкурса молодых научных сотрудников МГУ имени М.В. Ломоносова (Пелевина Д.А., Виноградова А.С.)
• Финалист Всероссийского форума молодых учёных (Виноградова А.С.)
• Премии по Программе развития МГУ
• Стипендии Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова для молодых сотрудников, аспирантов и студентов, добившихся значительных результатов в педагогической и научно-исследовательской деятельности
• Дипломы Конференции-конкурса молодых ученых НИИ механики МГУ
• Дипломы Всероссийская конференция молодых ученых-механиков