Размер:
A A A
Цвет: C C C
Изображения Вкл. Выкл.
Обычная версия сайта
EN

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

 Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Федеральный исследовательский центр 
«Красноярский научный центр
Сибирского отделения Российской академии наук»

Отдел информационно-вычислительного моделирования

21.05.2019 г.

Отдел1_1.jpg
Отдел Информационно-вычислительного моделирования ИВМ СО РАН создан в 2018 г. на базе научно-исследовательской группы «Тепловые системы космических аппаратов». Деятельность отдела направлена на разработку математических моделей теплофизики и гидрофизики, проведение теоретических и экспериментальных работ для решения прикладных теплофизических задач.

Основные направления

  • Проведение прикладных исследований и экспериментальных работ для решения практических теплофизических задач.
  • Разработка, исследование и применение математических моделей гидрофизики и теплофизики.
  • Разработка и совершенствование тепловых систем космических аппаратов.
  • Вычислительное моделирование, исследования и испытания гипертеплопроводящих конструкций (плоских тепловых труб).
  • Разработка программного обеспечения для проведения вычислительного моделирования теплофизических процессов.
  • Создание информационных систем для накопления и обработки данных с использованием методов интеллектуального анализа.
  • Построение точных решений нелинейных уравнений математической физики, развитие теоретико-групповых методов и их применения к изучению моделей механики сплошной среды (группа Капцова О.В.)

Основные достижения

  • Создана и отработана технология по производству гипертеплопроводящих конструкций. Работы проводились в кооперации с АО «ИСС» (г. Железногорск) и Уральским электрохимическим комбинатом (г. Новоуральск). Гипертеплопроводящие конструкции содержат встроенные плоские тепловые трубы, обеспечивающие эффективную теплопроводность на порядок превышающую теплопроводность меди. Перенос тепла в таких конструкциях осуществляется за счет энергии фазового перехода и пассивной циркуляции теплоносителя внутри герметичной конструкции от области подвода тепла в области охлаждения. Использование технологии позволяет создавать новые высокоэффективные системы отвода тепла и стабилизации температуры на борту космических аппаратов.
  • Разработаны и внедрены основания для радиоэлектронных блоков повышенной мощности со встроенными плоскими тепловыми трубами для бортовой аппаратуры космических аппаратов. Разработка позволила увеличить энергоемкость и надежность боровой аппаратуры, при этом улучшить массогабаритные параметры космических аппаратов. Разработка внедрена и используется в штатных изделиях. Более двух десятков функционирующих на орбите спутников, созданных в АО «ИСС», оснащены высокоэффективной системой отвода тепла с использованием гипертеплопроводящих конструкций.
  • Разработана система прецизионной стабилизации температуры бортового стандарта частоты (бортовых атомных часов) для космических аппаратов ГЛНАСС. Результаты летного эксперимента на борту показали точность временной и пространственной стабилизации температуры не ниже ±0.04 °C.
  • Разработан тепловой аккумулятор, основанный на применении материалов с фазовым переходом "твердое тело – жидкость", для системы терморегулирования бортовой радиоэлектронной аппаратуры периодического и кратковременного действия. Применение таких тепловых аккумуляторов позволяет существенно уменьшить размеры и вес радиатора космического аппарата и снизить амплитуду температурных колебаний на посадочном месте блоков РЭА.
  • Разработан программный комплекс для проведения тепловых расчетов бортовой электронной аппаратуры. В составе комплекса используются разработанные в отделе математические модели и вычислительные алгоритмы для расчета двухфазных процессов теплопередачи в плоских тепловых трубах.
  • Создана система интеллектуального анализа данных для использования в составе автоматизированного рабочего места имитации условий открытого космического пространства и проведения автоматизированного контроля теплофизических характеристик бортовой РЭА при производстве космических аппаратов в АО «ИСС».
  • Разработана технология многослойных печатных плат из низкотемпературной керамики (Low temperature co-fired ceramic, LTCC) со встроенной плоской тепловой трубой для эффективного отвода тепла от радиоэлементов с высокой плотностью мощности тепловыделения.
  • Разработан термоэлектрический блок охлаждения для судовых холодильных установок с системой, препятствующей обратным перетокам тепла, на базе термосифонов.
  • Найдены новые решения уравнений газовой динамики, гидродинамики, линейных и нелинейных диффузионных уравнений, получены решения для моделей несжимаемой жидкости. Исследованы классы автомодельных решений иерархии моделей турбулентности, хорошо описывающие течения в дальнем следе за телом и струйные течения (группа Капцова О.В.).

Основные приборы и оборудование

  • Космофизический стенд КС-1
  • Вакуумный космофизический стенд КС-1 предназначен для экспериментального исследования различных объектов, приборов, систем регулирования, образов материалов в условиях, приближенных к космическим условиям, а также для моделирования параметров космического пространства в рабочем объеме стенда.
  • Вакуумная камера диаметром 1 м и длиной 2 м оснащена вакуумной системой, состоящей из форвакуумного насоса Anest Iwata ISP-1000 и турбомолекулярного насоса Shimadzu TMP-803 LM и обеспечивающую предельный вакуум до 10-6 мм. рт. ст. В составе камеры имеется система теплоотвода на базе криостата, обеспечивающая температуру термостабилизированной панели в диапазоне от минус 60 °С до плюс 80 °С с отводом тепловой мощности до 500 Вт. Имеется возможность имитации космических условий (азотный экран).
  • Стенд оснащен автоматизированной системой сбора и обработки данных, обеспечивающей многоканальную регистрацию электрических сигналов. Камера оснащена инфракрасными иллюминаторами из фторида бария (BaF2) для проведения тепловизионных измерений и регистрацию тепловых полей.
  • Рисунок – Космофизический стенд КС-1
  • Стенд ТВС-М (термовакуумный стенд малый)
  • Стенд предназначен для проведения вакуумных тепловых испытаний и используется для получения теплофизических характеристик компонентов разрабатываемых тепловых систем, макетов электронной аппаратуры и других объектов исследований.
  • Вакуумная система стенда оснащена высокоэффективными спиральными и турбомолекулярными насосами (250 л/сек) и измерителями вакуума. Внутри вакуумной камеры располагается теплоотводящее основание, которое представляет собой двухзаходный плоский теплообменник. Основание подключается к жидкостной системе поддержания температуры (термостату) в диапазоне от минус 40 до плюс 90 °C, с допустимыми тепловыми нагрузками до 2 кВт.
  • Камера с двух сторон оснащена инфракрасными иллюминаторами из фторида бария (BaF2) для проведения тепловизионных измерений. Перед иллюминаторами устанавливаются тепловизоры (FLIR SC660) для получения тепловизионных снимков обеих сторон исследуемого объекта.
  • Крышка камеры содержит вакуумные разъемы для ввода питающих и сигнальных проводов к объекту, а также гермовводами трубопроводов системы поддержания температуры.
  • Стенд оснащен компьютерным рабочим местом, а также системой измерения и сбора данных для управления оборудованием и получения теплофизических характеристик исследуемых объектов.
  • Рисунок – Малый термовакуумный стенд
  • Тепловизоры
  • Тепловизоры FLIR SC 660/640 предназначены для регистрации тепловых полей с разрешением 640 на 480 точек в режиме фото и видеосъемки. Тепловизоры используются в ходе проведения экспериментов для измерения распределений температур и тепловых потоков.
  • Универсальные системы сбора данных L-CARD
  • Модульная система сбора данных LTR предназначена для построения многоканальных измерительных систем ввода/вывода аналоговых и цифровых данных. Система используется при проведении экспериментальных исследований для регистрации сигналов с датчиков, оцифровки полученных данных и передачи в компьютер для накопления и обработки.
  • Измерительные системы National Instruments
  • Высокопроизводительная модульная измерительная платформа National Instruments – PXI предназначенная для создания автоматизированных и испытательных комплексов. Системы при проведении исследований для регистрации сигналов, оцифровки полученных данных и передачи в компьютер для накопления и обработки.

Методы исследований

  • Разработка математических моделей и проведение вычислительного моделирования теплофизических процессов.
  • Экспериментальные исследования теплофизических характеристик изделий, макетов, образцов с возможностью имитации условий, приближенных к космическим условиям.
  • Использование тепловизионных средств измерений в ходе испытаний для измерения распределений температур и тепловых потоков.
  • Теоретические исследования уравнений гидродинамики проводятся с помощью разработанного нового метода построения точных решений нелинейных уравнений – метод определяющих уравнений. Предложен способ построения многопараметрических решений уравнений с частными производными. Развит метод преобразований Эйлера-Дарбу.

Сотрудники

 Нестеров.jpg Заведующий отделом

Нестеров Денис Александрович
кандидат физико-математических наук
+7 391 2495377
ndanda@icm.krasn.ru 




Поделиться:


Наверх