Научные интересы

• Динамика разреженного газа
• Микромеханика
• Разделение газовых смесей
• Неравновесная газовая динамика

Направления деятельности

Предсказание микроструктуры материалов в процессе обработки, а также механическое поведение. Глобальным направлением исследовании является изучение течении разреженного газа в микроэдектромеханических (МЭМС) устройствах, мембранах и вакуумных системах. Основная часть работ посвящена исследованию новых методов разделения смесей газов на компоненты за счет микромасштабных эффектов. В частности, исследуется влияние перепадов температур и давлений в микросистемах, истечение в вакуум, высокоскоростное и колебательное движение микроэлементов.
Отдельным направлением является изучение неравновесных течений газа, в частности, неравновесие между поступательными и вращательными степенями свободы молекул, и его влияние на течения разреженного газа.

Полученные гранты, награды, премии

• Грант российского научного фонда “ Исследование нестационарных течений смеси газов в микроструктурах с осциллирующими и совершающими волновое движение границами” 2021-2023 гг.

• Грант Президента Российской Федерации молодым ученым и аспирантам, осуществляющим перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики, на 2018-2019гг.

• Грант Фонда содействия развитию малых предприятий в научно-технической сфере №9720ГУ/2015. "Разработка перспективных высокоэффективных газоразделительных устройств на основе мембранных технологий и новейших физических эффектов" 2016-2017 гг.

Проекты

• Разработка новых энергоэффективных методов разделения газовых смесей в мембранах и микроэлектромеханических системах
• Многомасштабное моделирование сверхзвуковых течений разреженного газа

Последние публикации

• Kosyanchuk Vasily. Numerical study of microdevice with surface acoustic waves for separation of gas mixtures. Physics of Fluids. AIP Publishing. 2023. V. 35. No 8. P. -
• Kosyanchuk Vasily, Konakov Stepan. Numerical simulation of novel gas separation microdevice with oscillating elements. International Communications in Heat and Mass Transfer. Pergamon Press Ltd.. 2023. V. 144. P. 106744-
• Kosyanchuk Vasily, Yakunchikov Artem. Aeroseparation of gas mixture during supersonic outflow in vacuumed reservoir with skimmer. Vacuum. Elsevier Ltd. 2022. V. 199. P. 110959-
• Kosyanchuk Vasily. Free-molecular gas flow in microchannels with surface acoustic waves: Effect of mixture separation. Vacuum. Elsevier Ltd. 2022. V. 203. P. -
• Kosyanchuk Vasily. Separation of binary gas mixture in a microchannel with oscillating barriers. Physics of Fluids. AIP Publishing. 2022. V. 34. No 10. P. -

Исследования

• Реализована модификация классического метода прямого статистического моделирования Монте-Карло (DSMC) для учета сложных, движущихся с переменной скоростью и изменяющих форму границ, а также разработана собственная реализация подхода событийного молекулярно-динамического моделирования (EDMD).

• Разработанные методы применены для решения задачи о разделении смеси газов при течении в микроканале с рядом осциллирующих перегородок.  Выявлено несколько различных по частоте колебаний режимов газоразделения. Теми же методами решена задача о разделении смеси газов при течении в нано-/микроканале с поверхностными акустическими волнами, бегущими по его стенкам. Так же была решена задача о разделении смеси при течении смеси через систему неизотермических микроструктур – разнонагретых микронитей. Была решена задача об аэросепарации: разделении смеси газов при сверхзвуковом истечении из сопла в вакуум. Показаны механизмы такого разделения.

• Был разработан и применен эффективный многомасштабный метод для моделирования течений бинарных газовых смесей при малых числах Маха в современных устройствах, сочетающих макро- и микрокомпоненты. Данный метод сочетает решение уравнения Больцмана в модели МакКормака на микромасштабе и решение уравнений классической газовой динамики на макромасштабе.
• На основании серии квантово-механических расчетов был предложен новый потенциал взаимодействия двухатомных молекул азота и кислорода, учитывающий взаимную ориентацию молекул. На основании классических траекторных расчетов с использованием данного потенциала были предложены новые, более детальные модели поступательно-вращательной релаксации молекул воздуха (азота/кислорода). Данные модели были использованы, для оценки влияния внутренних степеней свободы молекул в классической задаче о течении Куэтта в широком диапазоне числе Кнудсена а также в задаче об истечении в вакуум.

Образовательная деятельность в НИИ механики

Предлагаемые темы курсовых и дипломных работ связаны с текущими направлениями исследований:

• Изучение новых методы газоразделения на основе микромасштабных эффектов.

• Моделирование течений газа в микро- и вакуумных устройствах

• Изучение неравновесных процессов в динамике разреженного газа.

Предлагаемые темы работ.

1. Исследование эффекта разделения смеси газов при течении в турбомолекулярном насосе.

2. Исследование эффекта разделения смеси газов при течении через систему вращающихся микроперфорированных дисков.

3. Исследование диодного эффекта при течении газа в микроканалах переменного сечения.

4. Разработка эффективных потенциалов взаимодействия молекул азота и кислорода на основании квантово-механических расчетов.

5. Разработка модели рассеяния многоатомных газов на поверхности твердого тела с учетом внутренних степеней свободы молекул.

6. Высокопроизводительные вычисления в молекулярной динамике.