МЕХАНИКА, ЭНЕРГЕТИКА, ГОРНЫЕ НАУКИ

В рамках приоритетного направления фундаментальных исследований "Научные основы новой энергетической политики и механизмов ее реализации в условиях рыночной экономики" в Сибирском энергетическом институте
им. Л.А. Мелентьева разработаны новые подходы к изучению взаимодействия энергетики и экономики с учетом мирового опыта и применительно к современным социально-экономическим условиям в России, в том числе:

Методика комплексной оценки влияния изменения стоимости энергоносителей на: финансовое состояние производителей и потребителей топлива и энергии; уровень безработицы; федеральный и региональный бюджеты; стоимость жизни и доходы населения. Методика реализована в виде компьютерной системы моделей, позволяющей учитывать обратные связи и включающей: модель оценки возможного минимального роста цен на продукцию и услуги при удорожании энергоносителей; модель описания структуры издержек производства и финансового состояния основных промышленных предприятий, сельского хозяйства и сферы услуг; модель формирования консолидированного бюджета региона; модель доходов и расходов разных групп населения. Одна из версий этого имитационного комплекса передана для практического использования в Региональную энергетическую комиссию Иркутской области;

Оригинальная методика формирования экономически обоснованных дифференцированных тарифов на электроэнергию для разных групп потребителей, учитывающая реальные затраты энергосистемы на производство и доставку электроэнергии до конкретного потребителя, принята Федеральной энергетической комиссией и рекомендована ею для использования во всех территориальных энергосистемах страны (рис. 40).

В Институте физико-технических проблем Севера на основе изучения экологических и социальных последствий строительства Вилюйской и Колымской ГЭС, а также обобщения опыта гидростроительства на Российском Севере и за рубежом, разработаны основные положения развития экологически и социально приемлемой гидроэнергетики на Крайнем Севере с учетом традиционного уклада жизни коренного населения.

Разработана концепция развития теплоснабжения населенных пунктов Республики Саха (Якутия), включающая основные направления развития и функционирования различных источников теплоснабжения в рыночных условиях, установление областей рационального применения систем теплоснабжения на органическом или ядерном топливе, а также эффективного применения систем децентрализованного теплоснабжения с учетом плотности тепловых нагрузок и структуры жилых домов и производственных зданий.

В Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе впервые разработаны концепция и варианты технологических схем новых объектов экологически чистой энергетики — комплексных районных тепловых станций (КРТС) для городских систем теплоснабжения. Главным отличительным признаком КРТС, обеспечивающим высокую экологичность, является использование твердых бытовых отходов города (в качестве 1-го базового топлива) для обеспечения постоянного горячего водоснабжения и параллельное использование природных топлив (в качестве 2-го базового топлива) для обеспечения осенне-зимних максимумов нагрузки централизованного теплоснабжения. Порайонное расположение КРТС оптимизирует системы ежедневного сбора и доставки отходов к печам 1-го теплоцеха КРТС. Непрерывное сжигание всех ежедневно образующихся отходов обеспечивает принципиальное повышение экологичности городской жизни. Годовая экономия топлив при полном использовании отходов составляет более 10000 т у.т. на 100 тысяч жителей.

Традиционно в Отделении выполняются исследования в области научных основ создания новых материалов. В Институте физики прочности и материаловедения выполнен крупный цикл работ по физической мезомеханике разрушения. Разработаны модели процессов локализации деформации как механизма движения мезообъемов. Ранее было показано, что локализация деформации на мезоуровне сопровождается сильным разворотом локальных объемов материала. Прецизионные измерения полей векторов смещений в условиях сильно локализованного пластического течения полностью подтвердили предсказания теории. Полученные результаты объясняют хорошо известную причинно-следственную связь локализации деформации и разрушения материалов. Это положено в основу новых критериев предразрушения в оптических методах неразрушающего контроля при активном нагружении твердых тел.

Рис. 42. Поле векторов смещений мезообъемов на фоне развития усталостной трещины в поликристалле алюминиевого сплава.

С помощью оптико-телевизионного измерительного комплекса "TOMSC" показано, что любому разрушению предшествует стадия фрагментации материала (рис. 42). В сдвигоустойчивых материалах фрагментация развивается локально, в сдвигонеустойчивых — во всем объеме деформируемого твердого тела. Эволюция этого процесса определяет мезомеханику разрушения материала и может быть использована в неразрушающих методах контроля. Диагностика фрагментации нагруженного твердого тела позволяет предсказывать усталостное разрушение материала и конструкций задолго до появления видимых микротрещин. Предложены новые критерии усталостного разрушения при циклическом нагружении конструкций.

В Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева проведены экспериментальные исследования эрозионной стойкости в сильноточных электрических разрядах Mo/Cu, W/Cu, W/C электродов, полученных взрывным компактированием порошков. Обнаружено, что в определенном диапазоне величин токов, длительности разряда и процентном содержании тугоплавкой фракции эрозия Mo/Cu-компактов приблизительно в 10 раз меньше, чем эрозия меди и в 3 раза меньше, чем эрозия чистого молибдена (рис. 43).

Предварительные эксперименты по электрической эрозии W/Cu — компактов показали аналогичную относительную зависимость эрозионной стойкости указанного композита по отношению к электрической эрозии меди и вольфрама. Полученные экспериментальные данные могут лечь в основу при разработке высоко-эрозионностойких композитных материалов для импульсных энергетических и индустриальных применений.

В Институте теоретической и прикладной механики выполнены работы по внепечной обработке серого чугуна ультрадисперсными порошками тугоплавких соединений, повышающей дисперсность литой структуры и изменяющей морфологию графитовых включений, в результате которых увеличивается предел прочности на 20—30 % и относительное удлинение на 20—40 %, что способствует повышению срока эксплуатации отливок. Сущность этого способа обработки заключается в целенаправленном активном воздействии на жидкий металл в период его разливки. Для этого в расплав вводятся специально подготовленные модифицирующие добавки, полученные совместной обработкой синтетических частиц (SiC, TiN) с металлом-протектором (Cr, Ni) в центробежной планетарной мельнице в инертной атмосфере. Металл-протектор взаимодействует с частицами, плакирует их и препятствует коагуляции. Порошок в количестве 0,01—,05 % по массе и размером частиц < 0,1 мкм вводится в разливочный ковш под струю расплава, который после гомогенизации в течение 10—15 мин разливается в формы. Плакированные металлом частицы хорошо смачиваются расплавом и под действием конвективных потоков равномерно распределяются по объему расплава, являясь зародышами кристаллов. Поскольку вводимые частицы повышенно активны за счет дефектов их поверхности, возникающих при обработке в мельнице, они эффективно воздействуют не только на зарождение кристаллов, но также изменяют морфологию включений графита. В результате этого повышаются механические и эксплуатационные свойства отливок (рис. 44).

Рис. 44. Влияние порошка SiC на макроструктуру отливки: а - без добавки; б - с добавкой порошка.

В Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе исследовано влияние состояния частиц с переходом "металл-диэлектрик" на радиационные свойства композиционных матриц, содержащих дисперсную двуокись ванадия. Получены экспериментальные и расчетные спектры пропускания и отражения таких матриц в видимой и ИК—областях спектра в области фазового перехода "металл-диэлектрик". Из экспериментальных данных о влиянии температуры на спектры пропускания следует, что при фазовом переходе "металл-диэлектрик" коэффициент пропускания композиционной матрицы, содержащей частицы размером 0,5—50 мкм, испытывает наибольшие изменения.

[В оглавление]

Go to Home Site

[Сл. раздел]