ИММ КазНЦ РАН ИММ КазНЦ РАН
. .
Главная страница

Лаборатория моделирования технологических процессов

Федяев В.Л.

Заведующий лабораторией
Доктор технических наук
Федяев Владимир Леонидович

тел. (843)231-90-56

Сотрудники лаборатории

Лаборатория робототехники, в последующем лаборатория моделирования технологических процессов (МТП), была организована совместным распоряжением Президиума АН СССР и Минсельхозмаша в конце 1985 г.

Основное направление деятельности лаборатории – разработка математических моделей, методов и алгоритмов расчета процессов гидроаэромеханики и тепломассообмена, протекающих при реализации соответствующих технологий; исследование этих процессов, установление закономерностей, отыскание оптимальных конструктивных параметров и режимов работы установок; представление предложений по их совершенствованию.

Обработка материалов концентрированными источниками энергии

Развита теория теплогидроаэродинамических процессов, протекающих при плавке металла в электродуговых печах; сварке деталей дугой, вращающейся в магнитном поле; сварке неподвижным плавящим электродом; сварке и наплавке изделий методом погружения в расплав; упрочнении рабочих поверхностей изделий методом переплава (отбеливание). Полученные результаты представлялись на Международных конференциях в Москве, Свердловске, Челябинске, Перми, Seoul (Korea), Nashvill (USA) и др.; опубликованы в журналах "Сталь", Инженерно-физическом журнале, "Прикладная физика" и др. Разработанные модели и технические предложения реализованы в ОАО «Абаканвагонмаш», на Челябинском тракторном заводе, в ОАО «КамАЗ», «ЕлАЗ», «Нижнекамскнефтехим».

Теплообменные аппараты

Разработаны математические модели и методы расчета характеристик процессов, протекающих в паровых и продуктовых конденсаторах, закалочно-испарительных аппаратах, элементах теплообменных устройств АЭС. Проведены расчеты, выполнен анализ работы данных аппаратов, установлены причины отказов, предложены научно-обоснованные технические решения по повышению их надежности, продлению ресурса, интенсификации теплообмена, часть из которых реализована в ОАО «Нижнекамскнефтехим».

Формование изделий из полимерных материалов
течение в формующем канале Развита теория экструзии неньютоновских сред, установлен ряд закономерностей гидродинамических и тепловых процессов в фильерах и формующих каналах головок экструдеров. Результаты работы докладывались на международных конференциях в Казани, Нижнем Новгороде, Ярославле, Ростове-на-Дону, Erlanger (Germany), Guimaraes (Portugal), Seoul (Korea) и др. городах; опубликованы в Инженерно-физическом журнале, Journal of Computational Physics, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics и др. Предоставленные рекомендации по совершенствованию режимов работы экструдеров реализованы в ОАО «Нижнекамскшина».

Система оборотного водоснабжения промышленных предприятий

Развита теория процессов тепломассообмена, протекающих в испарительных градирнях при охлаждении оборотной воды; получены соотношения для расчета температурного перепада охлаждаемой воды в зависимости от технологических, конструктивных и климатических параметров. В результате проведения лабораторных, натурных и вычислительных экспериментов оптимизированы конструкция оросителей и систем водораспределения градирен; предложены способы интенсификации процессов тепломассообмена.
Экспериментально-измерительный комплекс Линии тока воздуха Поле вертикальных скоростей Макет лабораторной установки
Экспериментально-
измерительный
комплекс
Линии тока воздуха Поле вертикальных
скоростей
Макет лабораторной
установки
Представлена не имеющая аналогов в градиростроении концепция модульных миниградирен, основным преимуществом которых является:

  • способность охлаждать воду без затрат электроэнергии большую часть времени эксплуатации;
  • высокая адаптируемость к меняющимся технологическим и климатическим условиям;
  • простота конструкции, доступность комплектующих, удобство и низкая стоимость изготовления, транспортировки и монтажа.

    Разработана высокоэффективная система очистки оборотной воды от механических примесей, состоящая из магистральных, боковых (патронных) фильтров и специальных устройств, обеспечивающих на фильтрах необходимый гидравлический напор.
    Схема магистрального фильтра Линии тока Схема патронного фильтра Поле скоростей
    Схема
    магистрального
    фильтра
    Линии тока Схема
    патронного
    фильтра
    Поле
    скоростей

    В конструкциях фильтров предусмотрены механизмы самоочистки фильтровальных перегородок, сведены до минимума потери напора.

    Узел позволяет комплексно решать проблемы защиты теплообменного и другого технологического оборудования; характеризуется высокой производительностью, низкими потерями напора, надежностью в эксплуатации и удобствами в обслуживании.

    Технические решения по совершенствованию конструкций градирен, устройству системы очистки оборотной воды реализованы в ОАО «Нижнекамскнефтехим», «Казаньоргсинтез», на Нижнекамской, Набережночелнинской, Петрозаводской, Самарской, Тобольской, Челябинской ТЭЦ, на ряде других предприятий РФ и ближнего зарубежья.

    Часть данных технических решений защищена 2 патентами РФ и 1 свидетельством на полезную модель.

    Модуль скорости частиц примеси Распределение частиц в потоке Применительно к процессам, протекающим при работе теплотехнического оборудования, с помощью метода конечных элементов рассчитаны характеристики неизотермических ламинарных и турбулентных течений однородных, а также двухфазных сред. Установлены представляющие большой научный и практический интерес закономерности влияния формы поверхности обтекаемых тел, концентрации механических примесей в виде твердых частиц, пузырьков газа на структуру потока за обтекаемым телом; гидродинамическое сопротивление, подъемную силу, действующие на тело; интенсивность конвективного теплообмена на поверхности тела.

    Разработки, готовые к практическому применению

    Основные публикации, охранные документы

    По результатам, полученным в лаборатории, опубликовано 3 монографии, 1 учебное пособие; защищено 4 докторские диссертации: Мазо А.Б. (1998г.), Федяев В.Л. (2001г.), Осипов П.П. (2005г.), Снигерев Б.А. (2011г.).

    Перспективные направления исследований:

  • моделирование неизотермического обтекания тел сложной формы многофазными потоками, изучение особенностей поведения примесей вблизи поверхности тел применительно к техническим устройствам, критическим технологиям, объектам живой природы;
  • изучение влияния на интенсивность тепломассообмена и коагуляцию мелких капель акустических возмущений в движущихся паровоздушнокапельных средах при наличии в них твердотельных структур;
  • моделирование неизотермических течений неньютоновских неоднородных сред в областях сложной формы при формовании изделий из композитных материалов.

  • 2013

    ??????.???????