Лаборатория “Моделирование процессов тепломассопереноса”

Коллектив работает над решением важной научно-технической проблемы физического и математического моделирования гидродинамических, теплофизических и массообменных процессов при кристаллизации высокотемпературных расплавов, слитков и отливок, в том числе, композиционных слитков, с внутренним холодильником в естественных условиях и с учетом внешних воздействий (электромагнитное, импульсное, тепловое и пр.) с целью повышения качества металла. Актуальность этой проблемы несомненна, т.к. она связана с повышением качества слитков и отливок.
Научные разработки лаборатории внедрены на ряде металлургических предприятий и в НИИ, что позволило повысить стойкость литых заготовок, снизить себестоимость их производства и повысить выход годного металла. Разработанное математическое обеспечение используется как элемент САПРа и АСУ ТП при исследовании гидродинамических и теплофизических процессов в промышленных технологиях.

Исследования ведутся по следующим направлениям:

• Разработка гибридных экспертных систем для технологической подготовки литейного производства при создании экологически чистых технологий и интеллектуализированного банка справочно-информационных и технологических данных производства отливок.
• Моделирование рациональных режимов модифицирования чугуна в ковше порошковой проволокой и парами магния, затвердевания аморфной ленты в условиях одновалковой технологии быстрой закалки, неравновесных процессов при структурно-фазовых переходах.
• Разработка оптимальных аэродинамических режимов подавления бурого дыма при разливках чугуна, и компьютерно-информационных систем автоматизированной обработки данных экологического мониторинга – АРМ эколога.
• Математическое моделирование гидродинамических и массообменных процессов при фильтрации техногенных вод в грунтах.

Лаборатория гидроструйных технологий

Разработаны оборудование и составы рабочих жидкостей к нему для высокоэффективной резки различных материалов струями жидкостей.. Эта технология одинаково эффективна при работе с пластмассами, металлами (нержавеющей сталью, алюминием, титаном), стеклом, камнем, кожей, композитами и т.д.). Резка может осуществляться во взрыво- и пожароопасных условиях, а также под водой. Существенным преимуществом разработанной технологии является:

• исключение из технологического процесса механического режущего инструмента;
• более высокая гибкость, универсальность процесса, полная свобода в выборе геометрии реза, не требуется начального отверстия;
• лучшее качество реза, минимальные потери материала;
• обработка резанием любых материалов;
• отсутствие обгоревшей или перегретой кромки, минимальная деформация материала;
• отсутствие выделений пыли, тепла и газов;

Такая технология может найти применение при:

• расснаряжении боеприпасов;
• добыче полезных ископаемых;
• производстве изделий из металлов и пластмасс сложной конфигурации;
• бумажно-картонном и коврово-линолеумном производстве;
• обработке композиционных материалов; производстве мебели и изделий из кожи;
• ремонтно-восстановительных работах на нефте- и газопроводах, ликвидации аварий на АЭС и в угольных шахтах.

Также на кафедре разработаны и внедряются в производство технологии экспресс-приготовления и использования быстрорастворимых жидких, пастообразных и твердых водорастворимых полимерных композиций на основе полиэтиленоксида (ПЭО) и полиакриламида (ПАА). Внедрение этой технологии способствует:

• повышению пропускной способности трубопроводов систем канализации и аварийной откачки воды (увеличение расхода воды и других жидкостей в 2,2 раза);
• повышению эффективности работы установок и систем пожаротушения (увеличение в 1,6- 2,2 раза расхода огнетушащих жидкостей, в 2,5-5 раз протяженности пожарных трубопроводов, уменьшение в 1,3- 6 раз времени тушения горящих материалов (за счет улучшения пожаротушащих свойств воды), увеличение на 25-35% дальнобойности струй);
• повышению эффективности работы гидроимпульсной техники и гидроразрезного оборудования (увеличение в 1,8-3 раза глубины и скорости реза различных материалов).
• уменьшению в 1,5 - 2,5 раза энергозатрат при эксплуатации систем водяного тепло- и холодоснабжения;
• снижению в 2,5-3 раза гидравлических потерь при транспортировке гипсовых и гипсоцементных растворов по трубопроводу и увеличение в раза прочности образующегося камня;
• уменьшению энергозатрат на перекачку промывочных жидкостей при бурении скважин, а также повышение нефтеотдачи пластов.

В решении экологических задач:

• очистке природных, сточных вод и отработанных масел для их повторного использования, уплотнению образовавшегося осадка;
• уменьшению выветривания тонкодисперсных фракций при транспортировке сыпучих материалов, пылеподавлению и закреплению грунтов;
• локализации и нейтрализации источников загрязнения воздуха за счет уменьшения скорости биохимических реакций.