МГУ–2017: Научно-исследовательский институт механики

Наука. Научная работа велась в рамках 12 приоритетных научных направлений фундаментальных исследований. Исследования осуществлялись за счёт госбюджетного финансирования (18 тем) и грантов: РФФИ (47), РНФ (2), Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ (1) и научных исследований молодых российских учёных-кандидатов наук (3), а также стипендии Президента РФ молодым учёным и аспирантам (1). Получено 6 патентов на изобретения и 1 свидетельство регистрации прав на ПО.
 
Наиболее значимые научные результаты
 
«Лазерная связь со спускаемым космическим аппаратом в атмосфере Земли»
 
На ударной трубе УТС института проведено экспериментальное исследование прозрачности воздушной плазмы для лазерного излучения на длине волны 1,55 мкм. Показано, что в диапазоне концентраций электронов 2×1012 – 4×1014 см-3 плазма, создаваемая ударной волной, полностью прозрачна для лазерного инфракрасного излучения на длине волны 1,55 мкм. Одновременно показано, что при концентрации электронов более 1012 см-3 плазма не прозрачна для СВЧ-сигнала (частота 40 ГГц). Это означает, что устойчивая связь со спускаемым космическим аппаратом с использованием лазерного излучения может быть установлена на всей траектории его спуска в атмосфере Земли (зав. лабораторией О.П. Шаталов, научные сотрудники И.Е. Забелинский, Н.Г. Быкова совместно ИОФ РАН им. А.М.Прохорова).
 
«Гидродинамика высокоскоростных и нестационарных процессов»
 
Лаборатория экспериментальной гидродинамики. Разработано устройство, формирующее чистую воздушную ламинарную струю диаметром ~300 мм для создания абактериальной зоны. Проведённое микробиологическое исследование защитных свойств струи показало, что газодинамическая защита на удалении до 600 мм от выхода при числах Re ≈20 000 предотвращает попадание биологических загрязнений в защищаемую зону.
Проведено экспериментальное и численное исследование процесса проникания вертикальных плоских и круглых свободных турбулентных струй через поверхность жидкости, находящейся в относительно узких каналах. Установлено существование диапазонов значений параметров, в которых наблюдаются регулярные автоколебательные режимы течения. Описан механизм возникновения таких режимов.
Получены точные решения одномерных (с плоскими и цилиндрическими волнами) задач о закачке суспензии в пористый пласт при учёте отставания взвешенных частиц от несущей жидкости в случае большого изменения пористости. Построены точные решения задачи о стационарном осесимметричном течении несжимаемой жидкости во вращающемся недеформируемом теле с учётом центробежной силы и силы Кориолиса.
Теоретически исследовано существование и число решений краевой задачи для установившегося течения нелинейно-вязкой степенной жидкости в тонкостенной упругой трубке. При длине трубки, превышающей критическую, решения не существует, единственно возможный режим течения – неустановившийся. В случае более коротких трубок установившийся режим протекания в общем случае неединственный.
 
Лаборатория нестационарной гидродинамики. В гидроканале института проведены сравнительные испытания различных волновых движителей (ВД) на модели катамарана. Испытаны прямоточный ВД, гибкая пластина (плавник), жёсткая качающаяся пластина с упругими связями, ВД типа подводный парус. Оказалось, что эффективность прямоточного ВД несколько уменьшается в условиях килевой качки, однако не уступает ВД типа качающейся пластины. Обнаружена высокая эффективность подводного паруса по сравнению с другими испытанными волновыми движителями.
Проведены исследования зависимости эффективности работы ВД от его геометрии и места расположения на судне. Обнаружено значительное увеличение эффективности носового ВД типа гибкая или качающаяся пластина при наличии стабилизирующей горизонтальной пластины на корме.
Теоретически, экспериментально (с использованием динамометрической тележки гидроканала) и численно (с использованием вычислительного пакета XFlow) была исследована задача о глиссировании наклонной пластины по жидкости конечной глубины. Предложен и реализован на гидроканале новый метод возбуждения одиночной волны с помощью подвижной тележки.
С использованием вычислительного пакета XFlow проведены расчёты движения судна в условиях килевой качки с прямоточным ВД (неподвижная относительно судна наклонная пластина) и с качающейся пластиной с упругими связями. Получено удовлетворительное согласование с экспериментом.
Проведены исследования зависимости условий возбуждения кавитационных автоколебаний в течениях с образованием каверны с отрицательным числом кавитации от свойств подводящих трубопроводов и от параметров каверны и выходного канала. Показано, что частоты автоколебаний определяются гидродинамикой нестационарной каверны, моды колебаний определяются числом волн, образующихся на границе каверны. Обнаружено, что моды автоколебаний зависят от акустических характеристик напорного трубопровода.
Проведено исследование возможности использования кавитационных автоколебаний для технологий, применяющих скоростные пульсирующие струи. Экспериментально показано, что применение для формирования струй сужающихся сопел Войцеховского не препятствует развитию кавитационных автоколебательных режимов и даже с увеличением коэффициента сужения (до некоторых величин) приводит к увеличению амплитуды колебаний давления в каверне.
Создана установка по исследованию качения модели автомобиля по поверхности воды, разработана методика определения зависимости безразмерной «осадки» колес модели от числа Фруда. Получены предварительные результаты, позволяющие описать условия, при которых возможно качение модели по поверхности воды.
 
«Устойчивость гидродинамических течений и турбулентность»
 
Лаборатория общей аэродинамики. Численно проведён корреляционный анализ колебаний в развитых турбулентных течениях в плоском канале. Обнаружена определённая корреляционная связь между пульсациями продольной компоненты скорости и продольной компоненты завихренности, соответствующая присутствию механизма поддержания пульсаций, найденного ранее при изучении локализованных турбулентных структур. Определён механизм возникновения продольной завихренности в турбулентных течениях в прямых трубах некруглого поперечного сечения, вызывающей турбулентные вторичные течения (вторичные течения Прандтля 2 рода).
В задаче прямого численного моделирования каскада энергии в глубоководном океане с помощью аттракторов внутренних, частотно-временных диаграмм и преобразования Гильберта с фильтрацией по частотам установлены соотношения между частотами и волновыми векторами дочерних волн, возникающими при развитии неустойчивости волновых аттракторов большой амплитуды. Определено демпфирующее влияние боковых стенок на диссипацию энергии при существовании аттракторов внутренних волн. Описана геометрическая структура трёхмерных аттракторов инерционных волн при различных типах монохроматического воздействия.
На основе системы Нернста–Планка–Пуассона–Навье–Стокса проведено аналитическое и численное исследование электрокинетической неустойчивости двухслойного течения проводящей и непроводящей жидкостей в микроканалах под действием постоянного и переменного электрического поля. В пространстве параметров обнаружены две зоны неустойчивости: коротковолновая и длинноволновая. Показано, что смена режима течения с расслоенного на волновой или пробковый происходит через коротковолновые возмущения, которые, таким образом, являются наиболее опасными с точки зрения неустойчивости.
 
Лаборатория экспериментальной гидродинамики. Экспериментально исследовано влияние модуляции скорости вращения на изменение свойств турбулентности во вращающихся сферических слоях. Установлено, что в отсутствие модуляции наклон спектров турбулентных пульсаций скорости близок к величине –11/5. С увеличением амплитуды модуляции формируются характерные для двумерной турбулентности спектры. Показано, что при относительно малых амплитудах модуляции возможно снижение уровня турбулентных пульсаций скорости.
Проведены экспериментальные исследования влияния образцов вязкоупругих покрытий разной толщины на параметры турбулентного пограничного слоя. Были измерены профили осредненной продольной скорости и её пульсации, определены коэффициенты локального трения. Результаты удовлетворительно согласуются с теоретическими предсказаниями.
 
«Механика сред, взаимодействующих с электрическими и магнитными полями»
 
Лаборатория общей гидромеханики. Освоены режимы одновременной эксплуатации мощных генераторов тока ГП-2200, 9-10 ГП и сильноточных аккумуляторов. С помощью массивных полых графитовых анодов удалось получить стабильное горение протяжённой (вплоть до 200 мм) вертикальной дуги с диффузной привязкой тока на анод, что не наблюдалось ранее при использовании сплошных стержневых анодов.
 
Лаборатория физико-химической гидродинамики. Исследовано влияние сильных неоднородных электрических полей на процессы ион-ионной диссоциации в жидких слабопроводящих смесях при их течениях в плоских микроканалах. Изучены эффекты, являющиеся следствием воздействия неоднородного поля на объёмную электрохимическую кинетику в жидкостях при умеренных числах Дебая. Показано, что в пристеночных слоях с сильной неоднородностью поля образуются биполярные структуры нескомпенсированного объёмного заряда, на которые можно воздействовать приложенным продольным полем.
Решена задача об устойчивости капиллярно-гравитационных волн на горизонтальной поверхности вязкой несжимаемой жидкости в присутствии намагничивающегося поверхностно-активного вещества во внешнем постоянном магнитном поле произвольной ориентации.
Исследована задача о зависимости поверхностного натяжения на границе раздела типа «жидкость-пар» от величины потока массы, испытывающей фазовый переход испарения или конденсации.
В изотермическом приближении решена задача о структуре движущейся плоской межфазной границы, что позволяет найти уравнения состояния двумерной среды и кинетические коэффициенты.
Теоретически и экспериментально исследованы статические формы поверхности объёма магнитной жидкости между двумя пластинами в неоднородном магнитном поле. Разработан метод поиска устойчивых форм поверхности.
Проведено теоретическое исследование по использованию магнитного поля линейного проводника с током для управления магнито-жидкостным клапаном, который может открывать и закрывать канал между двумя соосными конусами и цилиндром.
Теоретически и экспериментально исследована статика левитации магнита, частично погружённого в объём магнитной жидкости, на горизонтальной плоскости.
Предложена методика определения вязкоупругих свойств намагничивающегося эластомера в однородном магнитном поле. Для описания колебаний образца построена обобщенная модель Кельвина–Фойгхта, в которую введён член, аналогичный сухому трению, моделирующий взаимодействие ферромагнитных частиц в магнитном поле. Сравнение теоретических и экспериментальных результатов позволило определить коэффициенты вязкости и упругости модели. Показано, что эти коэффициенты зависят от магнитного поля.
Исследована проблема распространения слабых разрывов и слабых ударных волн в газах и плазме, движущихся по переменному фону. Учитывалось наличие противодавления, гравитационного, электрического и магнитного полей, а также эффектов теории относительности. Исследованы вопросы опрокидывания слабого разрыва на переменном фоне при выходе ударной волны на поверхность нулевой скорости звука.
Дано новое точное решение задачи магнитной гидродинамики об ударной волне, проходящей без отражения сквозь слой ионизованного газа.
Решена задача об устойчивости струи невязкой диэлектрической жидкости между пластинами заряженного воздушного конденсатора. Выведено дисперсионное уравнение для антисимметричных волн, развитие которых в отсутствие электрического поля приводит к первичному распаду струи. Показано, что электрическое поле существенно уменьшает характерный размер фрагментов при первичном распаде струи.
Проведено исследование деформационных колебаний капли вязкой магнитной жидкости в переменном магнитном поле. Установлено, что в колеблющемся приложенном магнитном поле капля является вытянутым сфероидом с осью, направленной вдоль вектора напряжённости приложенного поля, совершающим деформационные колебания с угловой частотой, равной удвоенной частоте колебаний приложенного поля, и с фазовым запаздыванием по отношению к колебаниям поля.
 
«Движение сплошных сред с физико-химическими превращениями»
 
Лаборатория физико-химической газодинамики. Проведены расчёты и получены картины обтекания тонкой цилиндрической модели из ультравысокотемпературной керамики на державке в недорасширенной воздушной струе, истекающей из плазмотрона АДТ ВАТ-104 (ЦАГИ). Получены распределения тепловых потоков и температуры с фронтальной и тыльной сторон модели, находящейся в потоке на различных расстояниях от сверхзвукового сопла.
Рассчитанные давление и тепловые потоки в точке торможения в высокоэнтальпийных недорасширенных сверхзвуковых воздушных струях плазмотрона ВГУ-4 (ИПМех РАН) для цилиндрических моделей из меди с торцевым и сферическим затуплениями продемонстрировали хорошее согласие с экспериментальными данными.
 
Лаборатория кинетических процессов в газах. Разработана программа расчёта параметров азота за фронтом ударной волны с учётом процессов колебательной и химической неравновесности.
Построена математическая модель процесса рассеяния токсичных микропримесей в зоне действия автострады с учётом кинетики их фотохимического преобразования, а также биоаккумуляции в придорожной растительности.
Сформулирована детальная кинетическая модель воспламенения и горения смеси паров керосина с воздухом за ударными волнами и проведены тестовые расчёты по валидации модели.
Исследован процесс диссоциации N2+N –> 3N в условиях термической неравновесности в диапазоне температур 3×103 – 2×104 K методом квазиклассических траекторий. Получены двухтемпературные и уровневые константы скорости этого процесса.
Впервые продемонстрирована прозрачность воздушной плазмы с концентрацией электронов 1012 – 1014 см-3 за фронтом ударной волны для лазерного излучения на длине волны 1,55 мкм, что в принципе снимает проблему потери радиосвязи со спускаемым космическим аппаратом в атмосфере Земли.
 
Лаборатория газодинамики взрыва и реагирующих систем. С учётом детальной кинетики химического взаимодействия выполнено численное моделирование детонации в стехиометрической водородно-воздушной смеси с добавками мелких инертных частиц пыли, поступающей со сверхзвуковой скоростью в плоский симметричный канал с пережатием; определено влияние изменений числа Маха потока, концентрации инертных частиц на стабилизацию детонации в потоке; предложены способы управления положением детонационной волны для эффективного извлечения тяги.
Выполнено численное моделирование развития детонации для сверхзвуковых трёхмерных течений пропановоздушной смеси в круглом канале с изгибом; проведена классификация режимов детонации в зависимости от определяющих параметров, обнаружен режим детонации с её галопированием вблизи изгиба.
Выполнено численное и экспериментальное исследование газодинамических процессов в тяговом модуле с кольцевым соплом; определены спектры колебаний давления и силы тяги методом дискретного преобразования Фурье; установлен механизм возникновения автоколебательных режимов течения в тяговых устройствах с кольцевыми соплами.
Определены интервалы температур режима быстрого окисления метана с механизмом цепного разветвления активных радикалов для различных составов горючих смесей (метан–кислород–азот).
 
«Газовая динамика и теплообмен»
 
Лаборатория экспериментальной гидродинамики и лаборатория гиперзвуковой аэродинамики. Численное исследование течения и теплообмена в плоских конических каналах показало, что при безотрывном течении в плоском диффузоре может достигаться интенсификация теплообмена без заметного роста коэффициента трения, что является принципиальным отличием от других известных способов интенсификации теплообмена.
 
Лаборатория физико-химической газодинамики. Получены аналитические выражения для теплового потока, отнесённого к его значению в точке торможения, зависящие от инвариантных геометрических параметров и давления на поверхности.
 
Лаборатория аэромеханики и волновой динамики. Получены новые экспериментальные данные о сверхзвуковом обтекании осесимметричных тел с кольцевыми выступами. При достижении определённых значений угла атаки и протяжённости тела перед выступом может происходить повышение статического давления на подветренной стороне кольцевого выступа до величины превышающей давление на наветренной стороне этого же выступа. Экспериментально установлены диапазоны изменения варьируемых параметров, при которых наблюдается парадоксальное повышение давления. Механизм данного явления можно объяснить развитием на подветренной стороне поперечного отрыва с формированием пары продольных вихрей, вызывающих поперечный отток газа от плоскости симметрии в противоположных направлениях, что приводит к уменьшению толщины пограничного слоя. В результате высоконапорный поток на подветренной стороне тела проникает в область отрыва, сталкиваясь с выступом в условиях, характерных для невязкого взаимодействия. Данное объяснение подтверждается предварительными результатами численного моделирования трёхмерного сверхзвукового обтекания цилиндрического тела с кольцевым выступом под углом атаки. Результаты исследования имеют фундаментальное значение, а также важны для приложений при проектировании элементов летательных аппаратов.
На аэродинамических трубах А-7 и А-8 выполнен цикл экспериментальных исследований по определению аэродинамических характеристик устройств с авторотирующими элементами в дозвуковом и трансзвуковом диапазонах скоростей потока. Выявлены закономерности влияния числа Маха и угла атаки на динамические характеристики авторотирующих элементов. При увеличении числа Маха сокращается относительное время выхода на режим стационарного вращения, но при этом безразмерная частота стационарного вращения зависит от числа Маха немонотонно, максимум достигается внутри дозвукового диапазона скоростей воздушного потока на уровне М=0,6.
Проведён комплекс экспериментальных, теоретических и расчётных исследований, позволивший повысить качество проектирования ограждающих конструкций из ячеистого бетона с учётом влияния теплопроводных включений и обеспечить повышенный уровень их энергоэффективности и долговечности в различных климатических зонах РФ. Результат отмечен премией Правительства РФ 2017 г. в области науки и техники для молодых учёных.
 
Лаборатория аэромеханики и волновой динамики и лаборатория общей аэродинамики. На базе аэродинамической трубы А-6 института создан испытательный полигон для тренировок спортсменов с обеспечением потока воздуха, имитирующего фазу натурного полёта в прыжках на лыжах с трамплина, обеспечено выполнение составной части плана осеннего цикла тренировок мужской и женской сборных по лыжному двоеборью. На специальном аэродинамическом стенде в трубе А-6 проведена серия экспериментальных исследований по определению аэродинамических характеристик различных вариантов индивидуальной экипировки и снаряжения спортсменов саночников сборной РФ. Работы выполнены в рамках сотрудничества с Федерацией прыжков на лыжах с трамплина и лыжного двоеборья РФ и Федерацией санного спорта РФ.
 
Лаборатория гиперзвуковой аэродинамики. Проведены комплексные теоретическое и экспериментальное исследования несимметричного cверхзвукового обтекания V-образного крыла с углом раскрытия, большим п, на режимах с присоединёнными ударными волнами на передних кромках, когда на подветренной консоли крыла за точкой излома поперечного контура реализуется срыв потока и образуется вихрь невязкого происхождения, в котором в возвратном течении, согласно расчётам в рамках идеального газа, имеют место скорости на сфере, превышающие скорость звука и приводящие к возникновению скачков уплотнения с интенсивностью, достаточной для отрыва турбулентного пограничного слоя. Экспериментально, с использованием различных методов (в частности специального теневого метода для визуализации конических течений), установлено, что в возвратном течении может существовать отрыв пограничного слоя, а его структура подчиняется закономерностям, присущим возвратному потоку в области отрыва турбулентного пограничного слоя, возникающей в сверхзвуковом коническом течении под воздействием падающей на пограничный слой ударной волны.
На основании проведённых физических экспериментов получены новые результаты по безмашинному энергоразделению газовых потоков: предложена новая конструкция устройства, основанная на организации многоканальных потоков сжимаемого газа. Эксперименты подтвердили эффективность предлагаемой конструкции по сравнению с одноканальной схемой.
Экспериментально доказана возможность существенного увеличения эффекта энергоразделения за счёт использования каналов с проницаемыми поверхностями.
Экспериментально подтверждена идея организации скачков конденсации для более эффективного использования располагаемого перепада температур в потоке сжимаемого газа.
В области исследования процессов интенсификации тепломассообмена, впервые измерены теплогидравлические характеристики (фактор аналогии Рейнольдса) вихреобразующих поверхностей в потоке с индуцированными вихревыми структурами.
Для теплоносителей с низкими значениями числа Прандтля, которые предполагается использовать в устройствах с газодинамическим энергоразделением, проведено численное исследование характеристик теплообмена: коэффициента восстановления температуры и параметра аналогии Рейнольдса в широком диапазоне чисел Прандтля, Рейнольдса, интенсивности вдува/отсоса газа через проницаемую стенку и параметра ускорения/торможения набегающего потока.
Продолжены работы по определению возможности управления донным давлением за счёт создания новых нетрадиционных конструктивных схем для реализации тепломассоподвода в донную область тел вращения. При числе М=3 исследовано влияние конфигурации поверхности отбрасываемого дна тела вращения на изменение величины донного давления. Предложено использовать дно в виде параболоида, в фокусе которого размещается оксидно-металлический порошковый композит, генерирующий пылевую плазму. Для донного теплового газогенератора с отделяющимся дном в виде параболоида изучена газодинамика течения в донной области. Показано, что отбрасываемое дно некоторое время, находясь в донной области, увеличивает донное давление, которое превышает статическое давление в потоке. При выходе отбрасываемого дна из донной области давление становится меньше статического.
 
Лаборатория газодинамики взрыва и реагирующих систем. Сформулирован и проверен в численных расчётах физический критерий подобия для задачи о снижении волнового сопротивления тел при помощи энерговклада в набегающий поток, при выполнении которого перед телами формируются отрывные зоны примерно одинаковой геометрической конфигурации. Показано что в этом случае коэффициент эффективности (определяется как отношение сэкономленной и вложенной мощностей) пропорционален числу Маха в квадрате и обратно пропорционален линейному размеру области энерговклада в квадрате.
Реализована поддержка WENO-схем повышенного порядка аппроксимации для задач взаимодействия ударных волн с газовыми неоднородностями; определена зависимость локализации и величины пиковых значений давления газа от определяющих параметров для задачи о взаимодействии ударной волны с цилиндрической областью газа повышенной плотности.
Выполнено экспериментальное исследование процесса формирования конического отрывного течения перед сферой с направленной навстречу потоку иглой при падении ударной волны – от стадии отражения падающей ударной волны к стадии квазистационарного осесимметричного сверхзвукового обтекания сферы с отрывом пограничного слоя на игле.
Получены новые высокочастотные асимптотики дисперсионного соотношения при анализе устойчивости трансзвукового пограничного слоя с самоиндуцированным давлением.
В численных расчётах обнаружен новый автомодельный режим многократного маховского отражения в задаче о дифракции ударной волны на клине для диапазона определяющих параметров, соответствующих отрицательным углам отражения.
 
«Механика природных процессов»
 
Лаборатория общей гидромеханики. Построена модель дегазации магматического очага через пористые водонасыщенные породы с учётом транспорта соли и оксида кремния магматическим флюидом. Показано, что над очагом образуется линза высококонцентрированного рассола, покрытая непроницаемой коркой, образованной выпавшей в осадок солью. Отложение оксида кремния приводит к периодической закупорке пород и их последующему гидроразрыву.
Построена модель кристаллизации циркона из остывающего магматического расплава с учётом распределения элементов-примесей между кристаллом и расплавом. Показано, что небольшие периодические изменения температуры или давления на фоне монотонного остывания магмы могут приводить к значительным колебаниям химического состава кристалла.
Сформулирована модель и создана программа для расчёта нестационарных турбулентных склоновых потоков неньютоновских жидкостей с захватом донного материала. Исследовано влияние турбулентности на динамику потока и на скорость захвата материала.
 
Лаборатория физико-химической газодинамики. Проведены расчёты температуры газа, нагретого частицами метеороида при его взрывоподобном разрушении с учетом абляции частиц. Найдено изменение температуры газа в облаке вдоль траектории движения. Показано, что учёт абляции частиц приводит к увеличению температуры в облаке. Дана оценка зависимости температуры в облаке от массы метеороида, его скорости и высоты разрушения.
Получено аналитическое решение уравнений физической теории метеоров для изменения массы и кинетической энергии раздробленного метеороида вдоль траектории его движения с постоянной скоростью. Рассмотрено взаимодействие с атмосферой Челябинского метеороида; построена кривая его светимости и проведено сравнение с данными наблюдений.
Получены аналитические решения уравнений физической теории метеоров для изменения массы, скорости и кинетической энергии метеороида до начала его разрушения в предположении, что коэффициент абляции зависит степенным образом от скорости.
 
Лаборатория механики многофазных сред. Продолжено кинетико-магнитогидродинамическое моделирование областей взаимодействия звёздных (включая солнечных) ветров с окружающей их межзвёздной средой. В частности, проведено численное моделирование распределения межзвёздной пыли в астросферах – областях взаимодействия звёздного ветра с межзвёздной средой. Изучено движение пыли в случае параллельного и перпендикулярного магнитных полей. Показано, что влияние силы Лоренца приводит к образованию слоистых структур в области внешнего ударного слоя (снаружи контактного разрыва – астропаузы) в случае, когда гирорадиус пылинки сравним с характерным размером области взаимодействия. Подобные структуры наблюдаются в астросферах нескольких звёзд (κ Cas, θ Car and β CMa, Vela X-1 и др.).
 
«Биомеханика»
 
Лаборатория общей гидромеханики. На основании математического моделирования разработаны практические рекомендации для максимально информативной оценки механического состояния глазного яблока по результатам тонометрии с совместным использованием тонометров Маклакова, Шиотца и конвекс-тонометра.
На основе континуальной математической модели проведено исследование неустойчивости, возникающей в системе клетки-жидкость в результате совместного участия активных межклеточных взаимодействий, адгезии и хаотического движения клеток.
 
Лаборатория нестационарной гидродинамики. По теме «Механика в проблемах стоматологии» проведена верификация последних версий приборов Periotest M (Германия) и Osstell ISQ (Швеция) и подтверждена их адекватность. Показано, что при некотором изменении алгоритма обработки результатов измерений (получаемых по прежней методике) шкала прибора Periotest M становится линейной и появляется возможность не только оценивать готовность дентальных имплантатов к функциональным нагрузкам, но и устанавливать связь между жевательными нагрузками, действующими на имплантаты, и их перемещениями.
 
Лаборатория биомеханики. Обнаружено, что у больных сахарным диабетом, помимо существенных аномалий биофизических свойств крови, грозящих нарушением микроциркуляции и, следовательно, повреждением органов и тканей, возможны компенсаторные реакции, причём, не общеизвестные, а на уровне гемореологических показателей. Оказалось, что, несмотря на затруднение начальных этапов деформации эритроцитов (увеличение силы, требуемой для начала деформации), растяжимость эритроцитов в сдвиговом потоке у больных может существенно превышать нормальные значения
Разработана конечно-элементная модель работы левого желудочка сердца, основанная на ранее предложенной континуальной модели сердечной мышцы. Проведены численные расчёты, показавшие, что модель адекватно воспроизводит результаты клинических наблюдений и экспериментов по исследованию влияния гидродинамических характеристик сосудистого русла на производительность сердца.
 
«Механика материалов и конструкций»
 
Лаборатория ползучести и длительной прочности. Разработаны алгоритмы построения функции дополнительного смещения шероховатой поверхности в случае двухуровневой волнистой поверхности, а также при пространственном расположении выступов шероховатой поверхности.
Изучена зависимость функции дополнительного смещения от параметров шероховатости (форма и плотность распределения неровностей), а также от сил адгезионного притяжения.
С помощью кинетической теории проведено моделирование известных результатов испытаний на длительную прочность в условиях нестационарного сложного напряжённого состояния.
С помощью вариационного подхода определена оптимальная программа осаживания составных цилиндров, при которой работа внешней силы минимальна.
Рассмотрена задача о ползучести длинной прямоугольной мембраны под действием постоянного давления внутри П-образной жёсткой матрицы. В качестве контактных условий выбраны случаи идеального скольжения и прилипания. Исследование проводится в четырёх последовательных стадиях, первые две из которых относятся к свободному деформированию, две последующие – к стеснённому. Показано, что длительность заполнения мембраной пространства внутри матрицы в случае скольжения меньше, чем в случае прилипания.
Определено напряжённо-деформированное состояние составного растягиваемого стержня при ползучести в условии воздействия на него агрессивной окружающей среды.
Проведен расчёт нестационарной одномерной диффузии агрессивной окружающей среды вдоль толщины полимерной оболочки на протяжении пяти лет.
Исследовано длительное разрушение изгибаемой прямоугольной пластины при ползучести в условиях нестационарного сложного напряжённого состояния с учётом влияния окружающей среды.
Выполнен обзор научных работ в области моделирования процессов взаимодействия агрессивной среды с материалами и элементами конструкций, учитывающего явление коррозии.
Получены результаты экспериментального исследования ползучести растягиваемых цилиндрических образцов из алюминиевого сплава при температуре 400º С. Изучена локализация деформаций в таких образцах при различных начальных растягивающих напряжениях.
На основании экспериментальных данных получен критерий определения времени локализации деформаций в цилиндрических и плоских образцах при растяжении при высокой температуре. Определён интервал времени равномерного деформирования.
Проведён статистический анализ результатов испытаний растягиваемых плоских образцов при ползучести.
Изложена методика проведения высокотемпературных испытаний на ползучесть при сложном напряжённом состоянии. Приведены механические характеристики ползучести при совместном растяжении и кручении трубчатых образцов (медь при T=264о С и титановый сплав ВТ1–0 при T= 550о С). Из анализа опытных данных сделан вывод, что процесс установившейся ползучести удовлетворительно аппроксимируется степенной зависимостью скорости деформации максимального сдвига от максимального касательного напряжения.
Исследовано влияние водорода на механические характеристики ползучести и длительную прочность титановых сплавов ВТ5 и ВТ6 (T=600о С). Обнаружено, что водород в титановых сплавах приводит к уменьшению скорости установившейся ползучести и увеличению времени в момент разрушения.
 
Лаборатория динамических испытаний. Получено аналитическое решение осесимметричной нестационарной связанной задачи для электромагнитоупругого шара. Найдены объёмные функции влияния и доказаны теоремы о структуре этих функций. В рамках модели Коссера исследован процесс распространения нестационарных осесимметричных волн в полупространстве.
Проведён цикл исследований по нестационарной динамике тонкостенных оболочек: решены прямая и обратная задачи для балки типа Тимошенко конечной длины при воздействии нестационарной нагрузки; решена пространственная нестационарная задача о движении круговой цилиндрической оболочки Тимошенко при воздействии на неё внешнего давления; построены нестационарные функции влияния для системы концентрических сферических оболочек со слоем жидкости между ними; разработан метод построения нестационарных функций влияния для сферической оболочки с внутренними элементами.
В рамках линейных моделей решены многомерные нестационарные задачи упругой диффузии и одномерные задачи термоупругой диффузии в декартовой и цилиндрической системе координат для слоя и полупространства. Дана постановка одномерной задачи электромагнитомеханодиффузии в декартовой системе координат для диэлектрических сред.
Применительно к вопросам шумо- и виброзащиты зданий и конструкций проведено исследование взаимодействия тонкостенных элементов конструкций с акустическими и упругими волнами в соответствующих средах для различной геометрии и условий закрепления препятствий.
Проведён сравнительный анализ нестационарных волновых процессов в непрерывно неоднородных линейно-вязкоупругих цилиндрах при различных типах неоднородностей, а также в однородных линейно-вязкоупругих цилиндрических оболочках при различных типах наследственных ядер. С учётом специфики оболочечных элементов надувных тормозных устройств спускаемых аппаратов, сформулирована математическая постановка задачи динамики линейно упругой ортотропной оболочки для случая произвольных перемещений при деформациях, не являющихся малыми.
Построено аналитическое решение двумерной задачи о распространении нестационарных волн для вязкоупругой полуплоскости.
Предложен и протестирован алгоритм метода сегментации решения одномерных линейных краевых задач механики деформируемого твёрдого тела произвольной топологии. Показаны возможности обеспечения необходимой точности решения при использовании указанного метода.
 
Лаборатория прочности и ползучести при высоких температурах. Получена новая интегральная формула представления решения линейного дифференциального уравнения с переменными по координатам и времени коэффициентами через решение такого же уравнения с постоянными коэффициентами.
Показано, что использование водного раствора глицерина в качестве жидкости затворения приводит к значительному замедлению процессов схватывания, что необходимо для коллоидного формования 3D-структур заданной архитектуры. При этом оптимальная концентрация раствора составляет 60%, что позволяет осуществлять работу с соответствующей пастой в течение 30 мин. Было установлено, что схватывание осуществляется за счёт образования достаточно мелких кристаллов брушита на поверхности исходных прекурсоров, срастание которых обеспечивает консолидацию материала. Прочность полученного реакционно-твердеющего материала составляет 5,5 ± 0,4 МПа, которой достаточно для сохранения формы получаемой конструкции в процессе удаления полимерной формы. Материалы, полученные в результате схватывания, подвергали отжигу при различных температурах для разложения полимера и дальнейшего спекания. Получаемая плотная керамика имеет невысокую прочность порядка 30 МПа и плотность ~72% от теоретической, что говорит о возможности оптимизации процесса спекания с целью улучшения характеристик макропористых материалов. В ходе работы удалось получить конструкции с объёмом пор до 80% и прочностью ~0,8 МПа.
 
Лаборатория упругости и пластичности. Численно-аналитически исследована роль упрочнения материала в процессах обработки металлов давлением с локальным приложением нагрузки.
Разработана структура базовой платформы системы сбора, хранения и актуализации экспериментальных данных при изучении динамических свойств конструкционных материалов в условиях высоких температур.
Разработана математическая модель и теория эксперимента, реализующего динамический сдвиг в рамках модификации метода Кольского с разрезным стержнем Гопкинсона.
В производственную практику АО «НПЦ газотурбостроения “Салют”» внедрена экспериментально-вычислительная методика оценки непробиваемости корпусов компрессоров газотурбинных двигателей вследствие обрыва рабочих лопаток (называемая методикой НИИ механики).
Проведено численно-экспериментальное исследование межволоконного трения в тканых композитах применительно к моделированию процесса пробивания многослойных тканых преград из арамидных волокон.
Аналитически исследованы свойства нелинейной модели вязкоупругопластичности типа Максвелла и область её применимости; предложены способы идентификации модели.
Теоретически исследованы возможности нелинейной теории наследственности Ю.Н. Работнова и проведено сопоставление с линейным вариантом этой теории.
В результате численного моделирования процесса свободной пневмоформовки купола из листовой заготовки исследована неоднородность напряжённо-деформированного состояния в куполе и установлена зависимость между высотой купола и минимальной толщиной купола (в его вершине).
Выполнены сравнительные эксперименты по определению прочности морского льда в полевых и лабораторных условиях.
Проведены высокотемпературные эксперименты на монотонное и реверсивное кручение образцов из титанового сплава при больших деформациях.
Предложен подход к построению точных аналитических решений некоторого вида осесимметричных задач теории упругости.
 
«Механика многокомпонентных и многофазных сплошных сред»
 
Лаборатория механики многофазных сред. Разработаны теоретические основы метода каплеулавливания на поверхность свободных жидких плёнок в условиях открытого космоса применительно к работе перспективных бескаркасных капельных излучателей-холодильников. Исследованы условия полного поглощения падающих капель плёнкой без формирования брызг. Построена и исследована новая математическая модель стационарного течения в свободной плёнке с учётом потоков массы и импульса, приносимых в плёнку осаждающимися жидкими каплями. Развита линейная теория гидродинамической устойчивости свободной плёнки вязкой теплопроводной жидкости для условий работы капельных радиаторов. Показано, что в отсутствие неустойчивости Кельвина–Гельмгольца в условиях вакуума основные механизмы неустойчивости плёнки связаны с возникновением градиентов вязкости и поверхностного натяжения, вызванных излучением тепла с поверхности плёнки. Работа выполнена по договору с «Центром Келдыша».
На основании параметрических численных расчётов обтекания круглого цилиндра сжимаемым вязким газом в режиме нестационарного схода вихревой дорожки исследованы причины возникновения известного экспериментального парадокса Эккерта–Вайса, состоящего в падении равновесной температуры задней части поверхности теплоизолированного цилиндра ниже статической температуры набегающего потока. Показано, что для объяснения парадокса Эккерта–Вайса, наряду с нестационарностью течения в ближнем следе, необходимо учитывать стратификацию полного теплосодержания потока за счёт проявления диссипативных эффектов вблизи точек отрыва пограничных слоёв.
Разработана и исследована математическая модель для оценки снижения трения (перепада давления) при течении вязкой жидкости в микроканале с нижней полосчатой супергидрофобной стенкой. Модель позволяет учитывать изменение положения газовых пузырьков в кавернах вдоль канала при наличии существенного продольного перепада давления. Разработанные методы расчёта поля скорости вязкой жидкости, осреднённой длины скольжения и оценки снижения трения могут быть использованы для оптимального дизайна микротекстурированных поверхностей, применяемых в устройствах микрофлюидики.
Рассмотрена диффузия броуновских частиц в канале с супергидрофобными стенками со скрещённой полосчатой текстурой, когда среднее течение представляет собой суперпозицию течений Пуазейля, поперечного сдвига и однородного течения скольжения, а течение в поперечном направлении сопровождается образованием пары вихрей. Получены оценки для дисперсии частиц в поперечном направлении на малых и больших временах.
Получены новые результаты по исследованию устойчивости газодисперсного потока в вертикальном плоском канале с учётом рассогласования скоростей фаз в основном течении. Показано, что однородное распределение инерционных частиц по сечению канала приводит к заметной стабилизации течения, в то время как неоднородное распределение приводит к возникновению новых механизмов неустойчивости, проявляющихся даже при низких числах Re.
 
«Динамика управляемых комплексных мехатронных систем»
 
Лаборатория экспериментальной гидродинамики. В задаче о флаттере упругой пластины в потоке газа аналитически исследовано влияние пограничного слоя, возникающего на пластине, на одномодовый флаттер при конечных числах Re. Доказано, что при достаточно интенсивном усилении колебаний, обеспечиваемом невязким сдвиговым слоем, учёт вязких возмущений пограничного слоя всегда увеличивает скорость усиления этих колебаний.
Проведены эксперименты по влиянию режима течения жидкости в тонкостенной эластичной трубке на границу гидроупругой устойчивости. Показано, что при ламинарном режиме течения потеря устойчивости происходит при более высоком перепаде давления, чем при турбулентном режиме.
 
Лаборатория навигации и управления. В задаче о спуске тяжёлого оперённого авторотирующего тела в воздухе для конкретного вида лопасти в пространстве инерционно-массовых и геометрических параметров тела построена область устойчивости прямолинейного режима. Показано, что сдвиг центра масс тела вниз от центра оперения эффективно увеличивает размер этой области.
Разработана замкнутая динамическая модель двухпропеллерной ветроустановки (ВЭУ), в т.ч. оснащённой дифференциальной планетарной передачей (ДПП). Построены бифуркационные диаграммы, описывающие зависимость механической мощности на установившихся режимах движения от коэффициента внешней нагрузки в локальной цепи генератора. Предложена стратегия управления двухпропеллерными ВЭУ пропеллерного типа и типа Дарье, позволяющая осуществлять переход на режимы, характеризующиеся максимальными значениями механической мощности. Для двухроторной ветроустановки типа Дарье (2 степени свободы) предложена процедура усреднения, учитывающая особенности прохождения через резонансы.
Построена математическая модель лодки с гребным механизмом машущего типа. Уравнения движения представлены в форме, к которой применим метод усреднения Крылова–Боголюбова. Получены условия существования периодических траекторий динамической системы, отвечающих установившимся режимам прямолинейного движения лодки. Показано, что зависимость средней скорости корпуса лодки от величины момента двигателя на таких режимах движения близка к функции квадратного корня с некоторым множителем, зависящим от параметров модели. Проведены численные исследования модели. Результаты асимптотических оценок средней скорости количественно и качественно согласуются с численными результатами при достаточно малых значениях коэффициента при неконсервативных силах, а также качественно согласуются с результатами экспериментов, проведённых с макетом лодки в лабораторных условиях.
Получены необходимые условия существования периодических траекторий в близкой к гамильтоновой автономной динамической системе с одной степенью свободы, обладающей свойствами, характерными для математических моделей ветроэнергетических установок (ВЭУ). Построен пример динамической системы (моделирующей элемент вертикально-осевой ВЭУ), для которой при малых значениях фазовой скорости необходимые условия существования периодических траекторий выполнены, а достаточные условия «в первом приближении» не выполнены. Для данной системы построена «уточнённая» гамильтонова система, на основе теоремы Пуанкаре–Понтрягина описано возникновение периодических траекторий исходной системы из траекторий гамильтоновой системы.
При помощи теоремы Пуанкаре–Понтрягина построены бифуркационные диаграммы периодических траекторий в модели шарнирной ВЭУ с выносом лопасти.
Для систем с цилиндрической фазовой поверхностью разработана итерационная процедура поиска периодических траекторий, основанная на использовании условий метода Пуанкаре–Понтрягина, родственная итерационному методу Пикара. Предложенный метод апробирован для поиска авторотационных режимов аэродинамического маятника с вертикальной осью вращения.
Установлен новый класс линейных нестационарных систем, содержащих управление и наблюдение, которые допускают приведение к стационарным системам при помощи конструктивного преобразования, расширяющего пространство состояний. Получены условия управляемости и наблюдаемости исходных нестационарных систем, основанные на приведённых стационарных системах. Разработаны алгоритмы оценивания и управления (в т.ч. оптимальные) приводимых нестационарных систем.
К установленному классу линейных нестационарных систем относятся уравнения, описывающие задачу калибровки бескарданной инерциальной навигационной системы на одностепенном поворотном стенде, совершающем программные вращательные движения. Для трёх этапов калибровки получены строгие наблюдаемые комбинации погрешностей датчиков угловых скоростей и ньютонометров. Совокупность этих комбинаций позволила определить все погрешности приборов.
Рассмотрены задачи управления ориентацией спутника, движущегося по круговой орбите при помощи магнитных моментов, которые формируются силами взаимодействия магнитных катушек, установленных на спутнике, с магнитным полем Земли. Показано, что линеаризованные в окрестностях положения относительного равновесия спутника система уравнений движения относится к специальному классу линейных нестационарных систем, приводимых к стационарным. Получены условия управляемости, и построены работоспособные алгоритмы стабилизации, основанные на приведённых стационарных системах. Численное моделирование подтвердило эффективность предложенной методики.
Определено многообразие стационарных движений одноколёсного робота сложной конструкции, состоящей из несколько твёрдых тел, движущегося по горизонтальной плоскости без проскальзывания. Уравнения движения этой неголономной системы представлены в форме уравнений Чаплыгина. Выделено одно стационарное движение, не существовавшее в других ранее исследованных моделях моноцикла. Получены необходимые условия устойчивости ряда стационарных движений. Исследованы возможности стабилизации стационарных движений при помощи управляющих воздействий. Для некоторых движений построен оптимальный алгоритм стабилизации и продемонстрирована его эффективность путём численного моделирования.
Получены достаточные условия устойчивости положений относительного равновесия механической системы, состоящей из твёрдых тел, соединённых упругим стержнем. Результаты получены на основе специального метода установления условий положительной определённости второй вариации функционала изменённой потенциальной энергии системы.
Исследована модель гиростата, движущегося по горизонтальной плоскости без проскальзывания. Определено многообразие стационарных движений. Получены необходимые и достаточные условия устойчивости некоторых из них.
 
Лаборатория общей механики. Проведено аналитическое и численное исследование характера роста области достижимости автономной управляемой системы 3-го порядка с ростом времени. Система, имеет одно действительное и два комплексно-сопряжённых собственных значения. Показано, что структура границы области зависит от разности между действительным собственным значением и действительной частью комплексно-сопряжённых. C ростом времени граница области достижимости, будучи негладкой, в одних случаях «постепенно разглаживается», в других – остаётся такой же «негладкой».
Получена оценка затрат энергии человеком, переносящим груз самостоятельно или при помощи пассивного экзоскелета. Пассивный экзоскелет не содержит каких-либо приводов. Лишь в его коленных суставах размещаются механические тормоза, которые блокируют (обездвиживают) эти суставы при постановке ног на опору. Исследование проведено на основе теории баллистической ходьбы. Показано, что затраты энергии при использовании экзоскелета уменьшаются более, чем на 20%.
Построена динамическая модель движения в сагиттальной плоскости экзоскелета нижних конечностей, интегрированного с человеком-оператором, с учётом его опоры на жёсткие невесомые костыли. Модель учитывает динамику электроприводов, помогающих процессу ходьбы. В случае одноопорной ходьбы построен аналитический закон управления экзоскелетом, обеспечивающий желаемое движение тазобедренного и коленного шарниров. Представлены результаты численного моделирования уравнений движения человека в экзоскелете, исследована точность управления.
Исследуется вопрос об угловых моментах, возникающих при вращении вихревых образований в толще океана с учётом движения этих образований вместе с Землей, совершающей суточное вращение. В предположении «твердотельности» образований показано, что самым весомым является гидростатический момент, возникающий за счёт стратификации океана.
С теоретико-механических позиций обсуждаются некоторые аспекты соскока «гимнаста» – спортсмена (или робота – «гимнаста») с «перекладины» в рамках режима «кинематического» управления. Рассматриваются все фазы соскока в плоском случае – процесс опускания «рук», свободный полёт, выход «ногами» на опору в результате абсолютно неупругого удара и дальнейшее управление в опорной фазе с целью вертикальной стабилизации всей маятниковой системы. Для каждой из фаз движения найдены удобные формы описывающих её динамических уравнений, опирающиеся на уравнения изменения кинетического момента.
Проведено исследование простейшей модели процесса поддержания равновесия человеком, стоящим на подвижной опоре в виде Seesaw. Модель представляет собой плоский однозвенный перевёрнутый маятник, соединённый при помощи цилиндрического шарнира – «голеностопного сустава» с опорой. Опора может совершать колебания, перекатываясь по горизонтальной поверхности, а маятник может колебаться в плоскости колебаний опоры. Управлением является ограниченный по абсолютной величине момент, прикладываемый в оси шарнира. Закон управления строится в виде обратной связи по единственной «неустойчивой» координате разомкнутой системы, так чтобы область притяжения линеаризованной системы была максимально возможной.
Предложено линейное преобразование частного вида, позволяющее выразить общее решение дифференциального уравнения 2-го порядка с периодическим коэффициентом через частное решение вспомогательной нелинейной системы 2-го порядка с периодически возмущенной правой частью. Численно установлено наличие периодических решений вспомогательной системы вне зон неустойчивости решений уравнения Матье. Полученные оценки зон неустойчивости согласуются с известными результатами.
Предложен метод аналитического построения решений нелинейных динамических систем, имеющих характер колебаний. Особенностью метода является отсутствие априорных предположений о частотах возникающих колебаний, которые определяются в ходе последовательных приближений. Метод работоспособен без предположений о наличии малого параметра, что демонстрируется анализом конкретных существенно нелинейных динамических систем.
 
«Высокопроизводительные информационно-вычислительные технологии»
 
Лаборатория автоматизации экспериментальных исследований. На основе новых моделей, алгоритмического и программного обеспечения существенно расширены функциональные возможности Информационно-аналитической системы «ИСТИНА»: в плане её использования сторонними по отношению к МГУ организациями; на направлении автоматизации процессов сопровождения диссертационного делопроизводства и конкурсных процедур.
В рамках совместного участия в исследованиях, проводимых физическим факультетом работ по одному из проектов Фонда перспективных исследований, разработаны специализированные языковые средства для обеспечения прозрачного внутрикристального взаимодействия CPU MicroBlaze со специализированным векторным процессором в асинхронном режиме для обеспечения эффективного распараллеливания программ, реализующих алгоритмы переборного типа.
В развитие новой модели разграничения доступа к сложно организованным, большим данным наукометрического содержания реализовано программное средство, генерирующее модуль управления правами доступа к объектам ИАС «ИСТИНА» на основе файла в специально разработанном формате и создан соответствующий файл для структуры данных ИАС «ИСТИНА».
 
«Наномеханика»
 
Лаборатория наномеханики. Разработан метод дискретных дислокаций для моделирования пластической деформации в тонких плёнках. Метод протестирован на задаче о напряжённом состоянии тела с краевыми дислокациями. Разработана методика анализа процессов релаксации упругих напряжений на основе молекулярно-динамических моделей. Изучены зависимости скорости пластической деформации от сдвигового напряжения при различных механизмах пластической деформации. Методами функционала плотности исследованы упругие свойства катионных форм цеолитов и показано согласие расчётов с экспериментальными данными.
Проведено моделирование свободномолекулярного течения газа в микроканале с границей, движущейся по волновому закону. Установлено, что вероятность прохождения через канал тем или иным газом существенно зависит от безразмерного соотношения характерной тепловой скорости молекул и волновой скорости движения границы. Дано теоретическое объяснение данному эффекту и показано, что он может быть использован как для разделения газов, так и для создания газовых микронасосов. Показано, что эффект разделения наблюдается лишь при определённом соотношении амплитуды волн к диаметру канала, и эффективность разделения повышается с увеличением длины канала, а также с увеличением длины волны. Показано, что наибольшая эффективность достигается, когда нижняя и верхняя граница канала движутся в одной фазе.
Проведено моделирование течения двухкомпонентной смеси в неизотермической постановке в новом газоразделительном устройстве, использующем мембрану с приложенным градиентом температуры. Определено влияние на эффективность разделения таких параметров как скорость потока, толщина и длина мембраны, диаметр канала внешней части устройства, а также перепад температур на сторонах мембраны.
Развит метод событийного моделирования на случай сверхзвуковых течений разреженного газа. Метод протестирован на плоской задаче о сверхзвуковом обтекании цилиндра разреженным газом. Разработанная методика применена для моделирования новой задачи о высокоскоростном движении тела в трубе, наполненной разреженным газом, имеющей прикладное значение для технологии вакуумно-левитационного транспорта.
Проведено квантово-механическое моделирование начальной стадии распада молекулы нитроглицерина и разработана её кинетическая схема. Рассчитаны пути реакций отрыва от молекулы нитроглицерина нитрогрупп и азотистой кислоты, изомеризации азотистой кислоты и других реакций, идущих между продуктами распада молекулы нитроглицерина. В рамках теории переходного состояния вычислены соответствующие константы скоростей прямых и обратных реакций.
 
Лаборатория наномеханики и лаборатория кинетических процессов в газах. Методом функционала плотности DFT с использованием базиса B3LYP были проведены расчёты поверхностей потенциальной энергии для процесса рекомбинации водорода в смеси с молекулярным кислородом, где в качестве третьей частицы рассматривался атом аргона. Было рассчитано более 6500 точек на всём конфигурационном пространстве. Для аналитического представления поверхности потенциальной энергии указанных процессов данные точки были аппроксимированы функцией Сорби–Маррелла в рамках Many Body Expansion Method. С использованием полученных поверхностей были проведены молекулярно-динамические расчёты, в результате которых была определена константа скорости рекомбинации H + O2 + M = HO2 + M с участием атома Ar в качестве третьей частицы.
 
Учебная работа. Важнейшим направлением учебной работы НИИ механики является проведение студенческих лабораторных практикумов, традиционно являющихся неотъемлемой частью учебных планов студентов III–IV курсов отделения механики механико-математического факультета и факультета наук о материалах. При проведении этих практикумов используется уникальное в системе высшей школы экспериментальное оборудование для исследования процессов механики жидкостей и газов, механики твёрдого деформируемого тела, прикладной механики и мехатроники.
В 2017 г. было задействовано 24 общих и 29 специальных лабораторных практикумов. Сотрудники НИИ механики являются научными руководителями студентов и аспирантов (в 2017 г. более 30), которые непосредственно участвуют в текущих научных исследованиях лабораторий, выполняя одновременно свои курсовые, дипломные и диссертационные работы с использованием экспериментальной базы института. Решением вопросов материально-технической и инженерной поддержки этих практикумов постоянно занимаются до 40 специалистов; научно-педагогическое сопровождение около трети практикумов также обеспечивается силами сотрудников.
В 2017 г. учёные НИИ механики разработали 12 спецкурсов в рамках новой магистерской программы «Космос и механика» для факультета космических исследований. Задача программы – дать студентам необходимые знания для решения задач по механике жидкостей и газов, механике деформируемого твёрдого тела, прикладной аэродинамике, управлению движением тел в сопротивляющейся среде. Обучение по программе «Космос и механика» подразумевает обширную практику в институтских лабораториях.
Институт регулярно проводит студенческие школы и конференции молодых учёных.
 
Конференции. Организованы и проведены:
– Ломоносовские чтения. Секция «Механика» (17–26 апр.);
– VI всероссийская научная конференция с международным участием «Физико-химические и прикладные проблемы магнитных дисперсных наносистем» (6–9 сент.);
– научная конференция «Проблемы прочности, динамики, ресурса и оптимизации» (21–24 нояб.);
– I всероссийская конференция молодых учёных-механиков совместно с Национальным комитетом по теоретической и прикладной механике (5–15 сент.). В задачи конференции входило поддержание высокого уровня фундаментальных и прикладных исследований молодых учёных, сохранение и развитие научных школ и преемственности поколений в ведущих научных коллективах, а также генерация инновационных идей;
– конференция-конкурс молодых учёных НИИ механики (11–13 окт.);
– XI международная летняя научная школа для российских и тайваньских студентов;
– всероссийское рабочее совещание «Биомеханика–2017» (2–3 марта);
– workshop «Features of Behavior of Bodies Interacting with Flow» (7 сент.);
– XI международная молодёжная летняя научная школа, посвящённая 60-летию запуска первого искусственного спутника Земли (22 июня – 1 авг.);
– международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные задачи механики», посвящённая 170-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР Н.Е. Жуковского (24–27 сент.);
– международная конференция «Современные проблемы механики сплошной среды», посвящённая 110-летию со дня рождения акад. РАН Л.И. Седова (13–15 нояб.);
– XXIII международный симпозиум «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» им. А.Г.Горшкова (13–17 фев.);
НИИ механики является одним из организаторов регулярного всероссийского распределённого телесеминара по аэромеханике, проходящего в режиме телемоста между ведущими научными центрами из различных городов РФ: ЦАГИ (Жуковский) – ИТПМ СО РАН (Новосибирск) – СПб ГПУ (Санкт-Петербург) – НИИ Механики МГУ (Москва). В 2017 г. было проведено 39 таких семинаров.
 
Кандидаты наук 2017 г. Кандидатские диссертации защитили: н.с. лаборатории физико-химической гидродинамики Виноградова Александра Сергеевна («Влияние смачивания на форму поверхности магнитной жидкости в неоднородных магнитных полях», физико-математические науки); вед. инженер лаборатории гиперзвуковой аэродинамики Киселёв Николай Александрович («Разработка методов повышения теплогидравлических характеристик поверхностей с регулярным рельефом», технические науки); мл.н.с. лаборатории биомеханики Сёмин Федор Александрович («Модель миокардиальной ткани и её приложение для описания механики левого желудочка сердца», физико-математические науки).
 
Персоналии. Н.с. П.П. Пастушкову и вед. инженеру Н.В. Павленко лаборатории аэромеханики и волновой динамики присуждена премия Правительства РФ в области науки и техники для молодых учёных за разработку и внедрение систем ограждающих конструкций, обеспечивающих повышенную энергетическую эффективность зданий при эксплуатации в различных климатических зонах. Ими (соавт.) проведён комплекс экспериментальных, теоретических и расчётных исследований, позволивший повысить качество проектирования ограждающих конструкций из ячеистого бетона.
Зав. лабораторией экспериментальной гидродинамики В.В. Веденееву присуждена премия правительства Москвы молодым учёным в номинации «Математика, механика и информатика» за фундаментальные работы по исследованию панельного флаттера при трансзвуковых и малых сверхзвуковых скоростях.
Медаль РАН с премией для молодых учёных в области проблем машиностроения, механики и процессов управления присуждена ст.н.с. лаборатории ползучести и длительной прочности В.В. Терауду за цикл экспериментально-теоретических работ по высокотемпературной ползучести и длительной прочности металлов.
Ст.н.с. лаборатории газодинамики взрыва и реагирующих систем О.Г. Сутырину присуждена премия им. Г.Г. Чёрного для молодых учёных.
Сотрудники лаборатории навигации и управления: вед. инженер А.П. Голуб, вед.н.с. М.З. Досаев, ст.н.с. Л.А. Климина, вед.н.с. Ю.Д. Селюцкий завоевали Серебряную медаль международного конкурса APEC-ACABT YES Challenge (Тайвань, Китай) за проект «Snow Energy for the Community».
Сотрудники лаборатории навигации и управления: вед. инженеры А.П. Голуб, А.В.Зароднюк, А.А.Мастерова, вед.н.с. М.З.Досаев, ст.н.с. Л.А.Климина награждены сертификатом финалиста международного молодёжного конкурса экологически чистых технологий TECO Green Tech 2017 за проект «Green Submarine Brachistohrone» (TECO, Тайвань, Китай).
Н.с. лаборатории гиперзвуковой аэродинамики С.С. Попович стал победителем финала конкурса «Эврика! Концепт» (компания «Иннопрактика») в направлении «Oil&Gas». Представленная им технология «Сверхзвуковой сепарации» призвана решить проблему гидратообразования на газораспределительных станциях. Проект предусматривает создание установки для снижения давления природного газа с одновременным его подогревом на основе использования нового физического эффекта.
Грант Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ получил акад. РАН В.А. Левин.
Гранты Президента РФ для государственной поддержки научных исследований молодых российских учёных-кандидатов наук получили н.с. М.С.Макарова, ст.н.с. Д.А.Пелевина, ст.н.с. А.С.Шишаева.
 
Публикации. Опубликовано 4 монографии, 5 учебников и учебных пособий, 3 сборника трудов, более 800 статей и тезисов докладов.
 
Адрес страницы института: http://www.imec.msu.ru/