Развитие оптико-электронных методов измерения через многофазный барьер при исследовании дисперсной составляющей в экспериментах по моделированию природных и технических гидродинамических систем

Название НИОКТР	Развитие оптико-электронных методов измерения через многофазный барьер при исследовании дисперсной составляющей в экспериментах по моделированию природных и технических гидродинамических систем
Аннотация	Проект направлен на решение фундаментальной научной задачи - развитие оптико-электронных методов измерения через многофазный барьер при исследовании дисперсной составляющей в экспериментах по моделированию природных и технических гидродинамических систем. Существует ряд задач с многофазными потоками, где концентрация дисперсной фазы значительна во всем объеме среды, а не только области измерения. Оптическому сигналу приходится преодолевать многофазный барьер прежде чем попасть на приемник, что приводит к сильному искажению сигнала. Научная проблема связана с обеспечением измерений через многофазный барьер в широком диапазоне условий исследуемых гидродинамических процессов. Конкретные задачи заключаются в развитии методик диагностики потоков газов при наличии капельных аэрозолей и течений со взвешенными пузырьками в жидкости. Развиваемые методы должны обеспечить данные о распределениях по скоростям и размерам капель/пузырьков, их объемной концентрации. Основные развиваемые методы – глубокие модификации методов ЛДА и ФДА, видеоэндоскопический PTV-метод, зондовый ультразвуковой метод измерения скорости, зондовый оптоволоконный метод измерения газосодержания и размеров пузырьков. Проблема преодоления многофазного барьера, за счет использования предлагаемых в этом проекте новых невозмущающих методов, будет решаться на примерах важных и актуальных задач природной и технической гидродинамики. Эти методы будут использованы в лабораторных экспериментах по моделированию взаимодействия атмосферы и океана. Исследования будут выполняться на одной из лучших в мире экспериментальных установок - Высокоскоростном ветроволновом канале (ВВК) объекта уникальной инфраструктуры (ОИ) Комплекса крупномасштабных геофизических стендов (ККГС) ИПФ РАН. На ВВК моделируются условия со скоростями ветров до 50 м/с при пересчете на натурные условия и реализуются режимы волнения с регулярными обрушениями гребней, во время которых вблизи границы раздела воздушный поток насыщается каплями, а водная толща пузырьками. Многофазность пограничных слоев атмосферы и океана играет важнейшую роль во взаимодействии между ними. Вклад дисперсной фазы в обмен импульсом, теплом, в газообмен значителен, особенно при сильных ветрах. Корректные количественные оценки ее характеристик принципиально важны для прогнозирования состояния окружающей среды на разных масштабах. В лабораторных экспериментах при моделировании штормовых условий наблюдается высокая насыщенность дисперсной фазой пограничных слоев в воде и воздухе по всей ширине канала, а также осаждение капель на стенках, что затрудняло использование стандартных модификаций ЛДА, PIV/PTV и теневых методов. Планируется решить проблему многофазного барьера за счет использования новых методов. Второй задачей для решения которой планируется использовать разрабатываемые методы являются фундаментальные исследования, связанные с изучение процессов в многофазной среде в каталитических картриджах на специальном экспериментальном стенде НГУ. Они имеют сложную структуру, образованную металлическими пластинами и чередующимися вставками стеклотканого катализатора с целью существенного увеличения эффективности межфазного обмена. В каналах такого картриджа возникают сильные неоднородности в структуре газового потока, образуются застойные зоны, значительно снижающие массоперенос реагентов (в том числе дисперсной фазы) к поверхности катализатора. Новые данные позволят существенно уточнить характеристики дисперсной фазы. Это позволит в дальнейшим успешно развить новые модели, качественно и количественно описывающие ее вклад в процессы межфазного взаимодействия как в природных (пограничный слой атмосферы и океана), так и технических системах (каталитические устройства). Новизна проекта также заключается в использовании новой элементной базы, на которой будут реализованы предлагаемые оптические схемы и конструкции. В частности, в качестве фотоприемников будут использованы новые кремниевые мультипиксельные фотоумножители.
Доступ к ОКОГУ исполнителя	False
Количество связанных РИД	0
Количество завершенных ИКРБС	0
Сумма бюджета	28000.0
Дата начала	2025-05-27
Дата окончания	2028-12-31
Номер контракта	25-79-20007
Дата контракта	2025-05-27
Количество отчетов	4
УДК	53.082.5
Количество просмотров	5
Руководитель работы	Кабардин Иван Константинович
Руководитель организации	Федорук Михаил Петрович
Исполнитель	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Заказчик	Российский научный фонд
Федеральная программа	Отсутствует
Госпрограмма	—
Основание НИОКТР	Грант
Последний статус	2025-07-23 19:19:40 UTC, 2025-07-23 19:19:40 UTC
ОКПД	Приборы и инструменты оптические прочие, не включенные в другие группировки
Отраслевой сегмент	—
Минздрав	—
Межгосударственная целевая программа	—
Ключевые слова	МНОГОФАЗНЫЙ БАРЬЕР; ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ МЕТОДЫ; ГАЗО-, ГИДРОДИНАМИКА; СКОРОСТЬ; МОРСКОЙ АЭРОЗОЛЬ; ГАЗОСОДЕРЖАНИЕ; ЛАЗЕРНАЯ И ФАЗОВАЯ ДОПЛЕРОВСКАЯ АНЕМОМЕТРИЯ; ВИДЕОЭНДОСКОПИЧЕСКИЙ PTV МЕТОД; ЗОНДОВЫЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ; ЗОНДОВЫЙ ОПТОВОЛОКОННЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ И РАЗМЕРОВ ПУЗЫРЬКОВ
Соисполнители	ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ ИМ. А.В. ГАПОНОВА-ГРЕХОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК"
Типы НИОКТР	Фундаментальное исследование
Приоритетные направления	—
Критические технологии	—
Рубрикатор	29.03.31 - Оптические методы измерения в физическом эксперименте
OECD	—
OESR	Дистанционное зондирование
Приоритеты научно-технического развития	б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения;
Регистрационные номера	—