Научная работа
Профессорско-преподавательский состав кафедры считает научную деятельность неотъемлемой частью учебного процесса в ВУЗе. Тематика научной работы кафедры связана преимущественно с физикой и механикой жидкости и газа. Исследования ведутся по нескольким направлениям.
Исследуются, прежде всего, проблемы построения и обоснования моделей механики гомогенных и гетерогенных сред, включая наножидкости. Здесь с единых позиций анализируются свойства сред разной физической природы. Это, с одной стороны, гомогенные среды, разреженный или плотный газы, жидкость, а с другой – гетерогенные среды, аэрозоли, газовзвеси, суспензии, эмульсии, газожидкостные среды. Кафедра в настоящее время занимает лидирующее положение по изучению процессов переноса в наножидкостях. Здесь впервые развита кинетическая теория разреженных наногазовзвесей, предсказан ряд их свойств, впоследствии подтвержденных экспериментально. Впервые показано, что эффективная вязкость наножидкостей определяется не только объемной концентрацией наночастиц, но также их размером и материалом.
Вторым важным направлением является изучение микро- и нанотечений обычных и неньютоновских жидкостей. Данные течения изучаются, как обычными гидродинамическими методами, так и моделируются методами молекулярной динамики. Сотрудниками кафедры впервые разработан алгоритм метода молекулярной динамики, который позволил промоделировать реальные нанотечения с падением давления вдоль канала и систематически изучить его свойства. С другой стороны, с использованием обычных гидродинамических подходов разработаны методы оптимизации ряда типичных микромиксеров. К этой тематике примыкают исследования устойчивости, ламинарно-турбулентного перехода и турбулентности в гомогенных и гетерогенных жидкостях, в том числе, при сверхзвуковых скоростях. Сотрудниками кафедры разработаны эффективные методы расчета подобных течений, как на линейной, так и на нелинейной стадиях их развития. Развита линейная теория гидродинамической устойчивости дисперсных жидкостей. Предложены методы управления эволюцией таких течений. Несмотря на фундаментальный характер этих исследований, они имеют и широкое практическое приложение в задачах гидро- и аэродинамики, при создании турбинного и вентиляционного оборудования, при разработке ресурсосберегающих технологий различного назначения и при решении широкого круга аэродинамических и экологических задач.
Тематический план научных исследований кафедры включает работы по следующим разделам научного направления «Физика и механика наноматериалов и микротечений» Университета (руководитель направления – В.Я. Рудяк):
-
Гидродинамика и тепломассообмен в мини- и микротечениях;
-
Теплофизические характеристики материалов, включая наножидкости;
-
Методы моделирования микро- и нанотечений;
-
Моделирование течений гетерогенных сред;
-
Технология создания систем энергосбережения теплоснабжения и жизнеобеспечения.
В научных исследованиях кафедра сотрудничает с российскими (ИТ СО РАН, ИТПМ СО РАН, НГТУ, ТГУ, СФУ, ОИВТ РАН) и зарубежными (Университет Торонто, Канада; Бирмингемский университет, Великобритания; Национальный технологический центр Финляндии, Индийский технологический институт, Мадрас, Иранский университет науки и технологии, Тегеран) научно-исследовательскими институтами и университетами.
Научные исследования кафедры поддерживались и поддерживаются грантовыми программами РНФ и РФФИ. В 2021 году преподаватели кафедры выполняют научные исследования с годовым объемом финансирования 8.2 миллиона рублей.
Преподаватели кафедры (В.Я. Рудяк, А.А. Белкин, Е.В. Лежнев) руководят научной работой студентов и аспирантов НГАСУ (Сибстрин) и НГУ.
По материалам исследований сегодня на кафедре готовятся две диссертации на соискание ученой степени доктор наук (С.Л. Краснолуцкий, Е.В. Лежнев, научный консультант – В.Я. Рудяк).
